BR112021009336A2

BR112021009336A2 - controle de posicionamento dinâmico

Info

Publication number: BR112021009336A2
Application number: BR112021009336-2A
Authority: BR
Inventors: John Ron Pedersen
Original assignee: Maersk Drilling A/S
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-08-17
Also published as: EP3914983B1; DK201800871A1; US20220017203A1; EP3914983A1; DK181059B1; WO2020098898A1

Abstract

CONTROLE DE POSICIONAMENTO DINÂMICO. Um controlador de prevenção de afastamento para um sistema de posicionamento dinâmico, o controlador de prevenção de afastamento sendo configurado para se comunicar com o sistema de posicionamento dinâmico, em que o sistema de posicionamento dinâmico é configurado para determinar uma posição de uma embarcação em relação a um alvo posição e para controlar um sistema de propulsão da embarcação com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo; e o controlador de prevenção de afastamento está configurado para, com base em uma ou mais condições indicativas, ajustar seletivamente o controle do sistema de propulsão determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico ou que teria sido determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico; e pelo menos uma das condições indicativas compreende a demanda, ou taxa de aumento na demanda, do sistema de propulsão estando acima de um primeiro limite condicional, enquanto os dados meteorológicos ou ambientais recebidos pelo controlador de prevenção de afastamento indicam que não houve correspondência mudança nas condições meteorológicas ou ambientais.

Description

“CONTROLE DE POSICIONAMENTO DINÂMICO” CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente divulgação se refere a um controlador para um sistema de posicionamento dinâmico, um sistema de posicionamento dinâmico e métodos de posicionamento dinâmico.

FUNDAMENTOS

[0002] O posicionamento dinâmico é usado na indústria de óleo e gás offshore para manutenção de estações de embarcações, como navios de perfuração, semissubmersíveis, FPSOs e similares. Tais embarcações podem realizar operações (por exemplo, perfuração) que exigem infraestrutura, como risers, para se estenderem da embarcação para um local submarino fixo, como um local de cabeça de poço. Qualquer desvio indesejado da embarcação, que pode ser causado por interações de ondas, vento e corrente, pode causar pressões e tensões indesejáveis na infraestrutura que se estende da embarcação, apresentando problemas de segurança pessoal e ambiental.

[0003] O posicionamento dinâmico envolve controle baseado em computador da posição de uma embarcação e geralmente inclui um controlador que determina a posição da embarcação em relação a uma posição alvo e, em seguida, opera um sistema de propulsão de embarcação, geralmente incluindo vários propulsores, conforme necessário, para manter a embarcação na posição alvo. A posição da embarcação pode ser determinada usando qualquer um dos vários sensores de determinação de posição.

[0004] No entanto, mesmo que os sensores de determinação de posição modernos possam ser confiáveis e precisos, quaisquer erros nos sensores de determinação de posição podem resultar em uma operação indesejada do sistema de propulsão da embarcação. Isso pode resultar em uma situação de “afastamento” em que o sistema de propulsão afasta a embarcação da posição alvo sob potência, em vez de manter a posição alvo.

SUMÁRIO

[0005] Um primeiro aspecto da presente divulgação se refere a um controlador de prevenção de afastamento para um sistema de posicionamento dinâmico, o controlador de prevenção de afastamento sendo configurado para se comunicar com o sistema de posicionamento dinâmico, em que: o sistema de posicionamento dinâmico é configurado para determinar uma posição de um embarcação em relação a uma posição alvo e para controlar um sistema de propulsão da embarcação com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo; e o controlador de prevenção de afastamento é configurado para aplicar seletivamente e/ou não aplicar um ajuste ao controle do sistema de propulsão determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico ou que teria sido determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico.

[0006] O ajuste sendo aplicado seletivamente e/ou não aplicado pode ser dependente de uma ou mais condições indicativas (por exemplo, quando a uma ou mais condições indicativas são atendidas).

[0007] Pelo menos uma das condições indicativas pode depender de dados meteorológicos ou ambientais.Pelo menos uma das condições indicativas pode compreender dados meteorológicos ou ambientais recebidos pelo controlador de prevenção de afastamento indicando que não houve mudança nas condições meteorológicas ou ambientais. Pelo menos uma das condições pode ser a demanda ou taxa de aumento da demanda do sistema de propulsão estando acima de um primeiro limite condicional, enquanto os dados meteorológicos ou ambientais recebidos pelo controlador de prevenção de afastamento indicam que não houve alteração correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais.

[0008] O controlador de prevenção de afastamento pode ser configurado para aplicar o ajuste quando uma ou mais ou cada uma das condições indicativas forem atendidas e/ou não aplicar o ajuste quando pelo menos uma ou mais ou cada uma das condições indicativas não forem atendidas.

[0009] Muitos ajustes convencionais de posicionamento dinâmico podem ser causados por condições meteorológicas ou ambientais. Se um aumento repentino na demanda de potência for determinado sem uma mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais, isso pode ser indicativo de que o controle determinado da unidade de propulsão com base na posição determinada da embarcação esteja incorreto.

[0010] As condições e/ou dados meteorológicos ou ambientais podem compreender um ou mais dentre: condições das ondas, condições do vento e/ou corrente na embarcação. As condições e/ou dados meteorológicos ou ambientais podem compreender um ou mais dentre: altura da onda, velocidade instantânea da onda, velocidade média da onda, força da onda, intensidade do vento, direção do vento, força do vento, intensidade da corrente marítima, velocidade da corrente, força devida às correntes, direção da corrente, quantidade de chuva, temperatura, umidade, pressão do ar e/ou similares, em, ao redor e/ou abaixo da embarcação. As condições e/ou dados meteorológicos ou ambientais podem compreender a força de deriva da onda horizontal sobre a embarcação. A força de deriva da onda horizontal pode ser determinada, por exemplo, pelo controlador de prevenção de afastamento ou por outro dispositivo de processamento, usando a teoria de difração de radiação 3-D, sob a teoria do potencial, usando empiricamente coeficientes de força de deriva da onda e/ou similares. As condições ou dados meteorológicos ou ambientais podem compreender a velocidade, direção e/ou intensidade das correntes de superfície, por exemplo, correntes em uma profundidade abaixo de um limite de profundidade. As condições ou dados meteorológicas ou ambientais podem compreender a velocidade, direção e/ou intensidade das correntes sob a água, por exemplo, abaixo do nível do mar, abaixo do nível do fundo ou diretamente abaixo da embarcação e/ou no ou próximo ao fundo do mar, por exemplo, correntes a uma profundidade acima de um limite de profundidade. As condições meteorológicas ou ambientais podem compreender um efeito viscoso ou propriedades derivadas dele. Os dados meteorológicos ou ambientais podem compreender uma corrente da embarcação que é uma função ou combinação (por exemplo, uma combinação de vetor) de uma pluralidade de condições meteorológicas ou ambientais que afetam a embarcação, por exemplo, uma ou mais das anteriores. Os dados meteorológicos ou ambientais podem compreender pelo menos uma métrica de um circuito ou corrente de recirculação sob a embarcação.

[0011] O controlador de prevenção de afastamento pode compreender ou ser configurado para receber ou derivar pelo menos parte dos dados meteorológicos ou ambientais de pelo menos um sensor para monitorar as condições ambientais, marítimas ou meteorológicas na ou em torno da embarcação. O pelo menos um sensor pode compreender um sensor de velocidade da água, um sensor de direção da maré, um sensor de intensidade da maré, um sensor de corrente, tal como um sensor de corrente de superfície, um sensor de altura de onda e/ou similares. O controlador de prevenção de afastamento pode compreender ou ser configurado para receber ou derivar pelo menos parte dos dados meteorológicos ou ambientais do armazenamento de dados e/ou de um ou mais servidores de dados meteorológicos ou ambientais, que podem ser comunicados a partir de uma fonte de dados ou servidor remoto.

[0012] O controlador de prevenção de afastamento pode ser configurado para determinar a mudança das condições meteorológicas, por exemplo, a partir dos dados recebidos de pelo menos um dentre: o pelo menos um sensor, o armazenamento de dados e/ou o um ou mais servidores de dados.

[0013] O controlador de prevenção de afastamento pode ser configurado para determinar que não houve mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais se uma ou mais ou todas as condições meteorológicas mudarem por um valor abaixo de um valor limite, por exemplo, em um espaço de tempo determinado ou predeterminado ou fixo. O controlador de prevenção de afastamento pode ser configurado para determinar se houve uma mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais com base em um algoritmo determinado ou predeterminado, conjunto de condições ou parâmetros. O algoritmo, conjunto de condições ou parâmetros podem ser determinados com base em dados históricos, dados experimentais, dados de modelagem, uso de modelos em escala, dados de calibração, modelagem teórica e/ou similares. O controlador de prevenção de afastamento pode ser configurado para determinar se houve uma mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais usando um algoritmo de aprendizado de máquina, como uma rede neural (por exemplo, uma rede neural profunda). O algoritmo de aprendizado de máquina pode receber pelo menos os dados de condição meteorológica e/ou a demanda, ou taxa de aumento na demanda, do sistema de propulsão como entradas, e pode fornecer a determinação se houve uma mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais como uma saída. O algoritmo de aprendizado de máquina pode mapear os valores possíveis das entradas para os valores possíveis das saídas. O algoritmo de aprendizado de máquina pode ser treinado e/ou treinável usando dados de treinamento, que podem compreender ou ser derivados de dados históricos, dados experimentais, dados de modelagem, uso de modelos em escala, dados de calibração, modelagem teórica e/ou similares.

[0014] O controlador de prevenção de afastamento pode ser configurado para acessar dados de informações da embarcação, como geometria da embarcação e propriedades comportamentais da embarcação. O controlador de prevenção de afastamento pode ser configurado para levar em consideração os dados de informação da embarcação ao determinar se houve uma mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais, por exemplo, ajustando o valor limite ou fornecendo as informações da embarcação como uma entrada para o algoritmo ou algoritmo de aprendizado de máquina. Algumas embarcações podem ser mais ou menos suscetíveis às condições meteorológicas ou ambientais e os recursos acima podem permitir que isso seja contabilizado pelo controlador de prevenção de afastamento.

[0015] O controlador de prevenção de afastamento pode ser configurado para o padrão para aplicar o ajuste ao controle do sistema de propulsão determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico e para interromper seletivamente a aplicação ou cancelar o ajuste para o controle do sistema de propulsão responsivo a um ou mais condições indicativas. Alternativamente, o controlador de prevenção de afastamento pode ser configurado para não aplicar o ajuste ao controle do sistema de propulsão determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico e aplicar seletivamente o ajuste ao controle do sistema de propulsão responsivo à uma ou mais condições indicativas.

[0016] Pelo menos uma ou cada uma das condições indicativas pode ser indicativa de que a embarcação está em ou longe de uma posição da embarcação determinada por um sistema de determinação de posição usado para determinar a localização da embarcação e/ou na ou longe da posição alvo.

[0017] Uma das condições indicativas pode ser baseada em uma ou mais propriedades de um riser que se estende a partir da embarcação, por exemplo, pressão, uma dobra, flexão ou inclinação de pelo menos parte ou todo o riser (por exemplo, em uma ou mais de uma parte superior do riser, uma parte intermediária do riser, uma parte inferior do riser, uma junta flexível superior do riser e/ou uma junta flexível inferior do riser) estando abaixo de um valor limite. O controlador pode ser configurado para aplicar o ajuste quando a uma ou mais propriedades do riser estiverem dentro do valor limite e/ou pode ser configurado para não aplicar ou remover o ajuste quando a uma ou mais propriedades do riser estiverem fora com ou acima do valor limite.

[0018] Pelo menos uma das condições pode compreender uma quantidade de potência demandada ou consumida pelo sistema de propulsão acima de um limite de potência.

[0019] Pelo menos uma das condições indicativas pode compreender uma posição da embarcação determinada usando um sistema de determinação de localização (por exemplo, um sistema de posicionamento por satélite) que difere de uma posição da embarcação determinada pelo sistema de posicionamento dinâmico ou por um tipo alternativo de sistema de determinação de localização por um valor acima de um valor limite. O controlador pode ser configurado para aplicar o ajuste quando a posição da embarcação determinada usando o sistema de determinação de localização (por exemplo, um sistema de posicionamento por satélite) diferir da posição da embarcação determinada pelo sistema de posicionamento dinâmico ou por um tipo alternativo de sistema de determinação de localização pelo mesmo ou um valor abaixo de um valor limite e/ou pode ser configurado para não aplicar ou remover o ajuste quando a posição da embarcação determinada usando o sistema de determinação de localização (por exemplo, um sistema de posicionamento por satélite) diferir da posição da embarcação determinada pelo sistema de posicionamento dinâmico ou por um tipo alternativo de sistema de determinação de localização por um valor acima do valor limite.

[0020] Pelo menos uma das condições indicativas pode compreender uma condição baseada na corrente da embarcação. Um "propulsor defeituoso" pode ser registrado pelo sistema como um problema com a "corrente da embarcação" e um erro que leva a um afastamento pode ser um erro de cálculo da corrente da embarcação levando o sistema a acreditar que precisa resistir a forças que não existem. Pelo menos uma das condições pode compreender a demanda, ou a taxa de aumento da demanda, do sistema de propulsão ficar acima de um limite, enquanto a corrente de uma embarcação fica abaixo de um limite associado. A corrente da embarcação pode ter ficado abaixo do limite por um período determinado ou predeterminado. A corrente da embarcação pode ser uma soma das forças na embarcação menos quaisquer forças do vento. O controlador pode ser configurado para aplicar o ajuste quando a demanda, ou taxa de aumento na demanda, do sistema de propulsão estiver acima de um limite enquanto a corrente da embarcação estiver abaixo de um limite e/ou pode ser configurado para não aplicar ou remover o ajuste quando a demanda, ou taxa de aumento na demanda, do sistema de propulsão e da corrente da embarcação estiverem ambos acima ou abaixo de seus respectivos limites.

[0021] Pelo menos uma das condições indicativas pode compreender uma condição de falha sendo detectada, por exemplo, em pelo menos um dos propulsores, ou em um sensor, ou um motor, ou um mecanismo, por exemplo, o controlador pode ser configurado para aplicar o ajuste quando a condição de falha for detectada e/ou pode ser configurado para não aplicar ou remover o ajuste quando a condição de falha não for detectada.

[0022] Pelo menos uma das condições indicativas pode compreender uma condição detectada por um monitor de cabeça de poço, por exemplo, a condição detectada pelo monitor de cabeça de poço indicando um estado normal ou esperado, por exemplo, enquanto a demanda, ou taxa de aumento na demanda, do sistema de propulsão estiver acima de um primeiro limite condicional.

[0023] Pelo menos uma das condições indicativas pode compreender uma localização da embarcação determinada a partir de pelo menos um tipo de sistema de determinação de posição sendo diferente da localização da embarcação determinada a partir de pelo menos um tipo diferente de sistema de determinação de posição. Pelo menos uma das condições indicativas pode compreender uma colisão ou colisão iminente sendo detectada ou prevista; e/ou uma operação ou força sendo aplicada a uma embarcação por outra embarcação, como um barco de abastecimento ou rebocador.

[0024] A capacidade de ajustar o controle padrão do sistema de propulsão durante o posicionamento dinâmico de acordo com a pelo menos uma condição indicativa pode facilitar melhorias na abordagem de movimentos não necessários da embarcação (por exemplo, afastamento) com base em dados falsos ou imprecisos da posição da embarcação. Por exemplo, o controlador monitora a pelo menos uma condição indicativa e isso pode contradizer uma determinada posição da embarcação. Se assim for, então o sistema pode ser configurado para ajustar o controle do sistema de propulsão de acordo com a pelo menos uma condição indicativa. Assim, a pelo menos uma condição indicativa não é usada como uma determinação de posição per se, mas uma verificação para garantir que o controle do sistema de propulsão com base na posição determinada está correto.

[0025] O sistema de propulsão pode compreender um ou mais propulsores da embarcação. O sistema de propulsão pode compreender um sistema especificamente para reposicionar a embarcação. O sistema de propulsão pode ser separado de um sistema de acionamento primário da embarcação.

[0026] O controlador pode ser configurado para ajustar o controle do sistema de propulsão de acordo com a pelo menos uma condição indicativa de uma maneira que resulta em um atraso de tempo para implementar completamente qualquer alteração na operação do sistema de propulsão que poderia alterar a posição da embarcação. Esse atraso de tempo pode fornecer ao operador tempo ou oportunidade suficientes para reagir ou intervir, se necessário.

[0027] O ajuste aplicado ao controle do sistema de propulsão pode compreender restringir uma operação do sistema de propulsão de acordo com pelo menos uma condição indicativa. O controlador pode ser configurado para ajustar o controle do sistema de propulsão pela limitação de uma característica de potência do sistema de propulsão, por exemplo, abaixo de um limite. O controlador pode ser configurado para ajustar o controle do sistema de propulsão aplicando um fator de redução, por exemplo, um fator de redução aplicado dinamicamente e/ou recalculado, por exemplo, de 90%, 80%, 70%, 60% ou abaixo, à potência máxima do sistema de propulsão ou à potência para o sistema de propulsão determinada pelo sistema de posicionamento dinâmico (por exemplo, pelo controlador do sistema de posicionamento dinâmico). A característica de potência pode compreender pelo menos uma dentre: uma demanda de potência, uma taxa de aumento na demanda de potência, consumo de potência, uma taxa de aumento no consumo de potência, uma saída de potência e/ou uma taxa de aumento na saída de potência do sistema de propulsão. A limitação da característica de potência pode compreender uma limitação rígida (por exemplo, se a característica de potência é a demanda, consumo ou saída de potência do sistema de propulsão). A limitação da característica de potência pode compreender uma limitação branda (por exemplo, se a característica de potência for a taxa de aumento na demanda, consumo ou saída de potência do sistema de propulsão). A limitação da característica de potência do sistema de propulsão pode compreender uma limitação da característica do sistema de propulsão determinada com base na posição da embarcação em relação à posição alvo. O ajuste aplicado ao controle do sistema de propulsão pode compreender a redução de um ponto de ajuste para o sistema de propulsão determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico, por exemplo, pelo controlador do sistema de posicionamento dinâmico. O ponto de ajuste pode compreender opcionalmente um ou mais de um ponto de ajuste de potência, um ponto de ajuste de torque ou um ponto de ajuste de taxa de revolução (por exemplo, RPM).

[0028] O ajuste aplicado ao controle do sistema de propulsão pode compreender um ajuste sendo aplicado por meio de um sistema de controle do propulsor, um controlador do motor do propulsor, um sistema de controle do propulsor da embarcação e/ou similares. Será apreciado que um comando para aplicar ou não o ajuste ao controle do sistema de propulsão (por exemplo, os propulsores) pode ser gerado por um controlador físico ou virtual (por exemplo, o controlador de prevenção de afastamento) e pode haver um ou mais outros controladores físicos ou virtuais (por exemplo, um controlador de sistema de posicionamento dinâmico, um controlador de propulsão de embarcação, um controlador de propulsor, um controlador de motor de propulsão e/ou similares) entre o controlador que originou o comando e o próprio sistema de propulsão. Por exemplo, um controlador de propulsor pode se comunicar com VFDs que controlam a revolução dos propulsores e um controle de propulsor do fornecedor que controla o ângulo do propulsor. O controlador de prevenção de afastamento pode ser um sistema fisicamente, funcionalmente ou logicamente distinto de qualquer um dos controladores acima ou pode ser integrado ou fornecido como uma função de qualquer um dos controladores acima. Além disso, o controlador de prevenção de afastamento e/ou a aplicação do ajuste ao controle do sistema de propulsão podem ser efetuados por qualquer um ou todos os controladores identificados acima. Ou seja, a funcionalidade ou parte da funcionalidade (como a realização do ajuste para o controle do sistema de propulsão) do controlador de prevenção de afastamento descrito neste documento pode ser fornecida como um sistema autônomo separado que se comunica com um ou mais controladores existentes (por exemplo, como um ajuste retroativo) ou integrada fisicamente, virtualmente e/ou funcionalmente a, ou distribuída ao longo de, um ou mais dos controladores existentes acima (por exemplo, o controlador de sistema de posicionamento dinâmico, um controlador de propulsor de embarcação, um controlador de propulsor, controlador de motor de propulsão e/ou similares).

[0029] O controlador pode ser configurado para definir e/ou ajustar dinamicamente o limite. O controlador pode ser configurado para definir e/ou ajustar dinamicamente o limite com base no consumo ou na saída de potência do sistema de propulsão. O controlador pode ser configurado para definir e/ou ajustar dinamicamente o limite com base no consumo médio ou na saída de potência do sistema de propulsão ou em uma faixa de variação no consumo ou na saída de potência durante a operação normal do sistema de posicionamento dinâmico. Por exemplo, o controlador pode ser configurado para definir e/ou ajustar dinamicamente o limite para ficar acima do consumo médio ou saída de potência do sistema de propulsão ou acima de uma maioria ou todo uma faixa de variação no consumo ou saída de potência durante a operação normal do sistema de posicionamento dinâmico.

[0030] Ao limitar uma taxa de aumento do consumo de potência do sistema de propulsão, qualquer operação do sistema de propulsão determinada pelo sistema com base na comparação da posição determinada da embarcação com a posição alvo ainda pode ocorrer, apenas a implementação completa da operação pode ser atrasada ou desacelerada, permitindo assim ao operador mais tempo para fazer uma intervenção manual no caso de uma operação incorreta, mas sem impedir que ocorram as operações necessárias.

[0031] O controlador pode ser configurado para ajustar o controle do sistema de propulsão quando pelo menos uma condição indicativa for atendida. A pelo menos uma condição indicativa pode compreender uma propriedade do riser estar abaixo de um limite associado ou dentro de uma faixa operacional. A uma ou mais condições indicativas podem compreender que a propriedade do riser esteja abaixo de um limite associado ou dentro de uma faixa operacional por um período de tempo. O período de tempo pode ser predeterminado ou determinado, por exemplo, com base na operação "normal" prévia da embarcação. O controlador pode ser configurado para controlar o sistema de propulsão da embarcação com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo, sem mais limitações ou ajustes adicionais da característica de potência se a propriedade do riser estiver abaixo do limite associado ou dentro da faixa operacional.

[0032] Desta forma, o controlador pode ser configurado para limitar potencialmente a característica de potência se pelo menos uma condição indicativa for atendida (ou seja, a condição indicativa é indicativa de que a embarcação está na posição alvo), mas para reverter para o controle padrão com base na posição determinada sem a possibilidade de limitação adicional se pelo menos uma condição indicativa não for atendida (ou seja, o riser está em uma condição associada com a embarcação estar longe da posição alvo). Isso pode reduzir a probabilidade de o controlador impedir que uma operação justificada retorne a embarcação à posição alvo. O controlador pode ajustar o controle do sistema de propulsão com base em pelo menos uma condição indicativa como padrão e pode reverter para o controle padrão quando a pelo menos uma condição indicativa não for atendida (ou seja, padrão ativado). Alternativamente, o controlador pode realizar o controle padrão quando a condição não for atendida como padrão e ajustar o controle do sistema de propulsão com base em pelo menos uma condição indicativa quando a condição for atendida (ou seja, desligado). O controlador pode ser configurado para definir ou variar um ou mais dos limiares usados para determinar se pelo menos uma condição indicativa foi atendida em uso, por exemplo, de acordo com uma corrente da embarcação. O controlador pode ser configurado para aumentar o limite quando a corrente da embarcação aumentar ou estiver acima de um limite de corrente.

[0033] O controlador pode ser configurado para ajustar o controle do sistema de propulsão pela limitação da característica de potência do sistema de propulsão se um critério de potência do sistema de propulsão estiver acima de um limite de potência. O critério de potência pode compreender pelo menos uma dentre: demanda de potência ou taxa de aumento da demanda de potência do sistema de propulsão, potência consumida pelo sistema de propulsão, taxa de aumento da potência consumida pelo sistema, saída de potência pelo sistema de propulsão, a taxa de aumento da saída de potência pelo sistema de propulsão e/ou similares. O limite de potência pode ser um limite rígido (por exemplo, quando o critério é a potência demandada, consumida ou emitida pelo sistema). O limite de potência pode ser um limite brando (por exemplo, quando o critério é uma taxa de aumento da potência demandada, consumida ou emitida pelo sistema). O controlador pode ser configurado para controlar o sistema de propulsão da embarcação com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo, sem limitar ainda mais a característica de potência se a potência demandada ou consumida pelo sistema de propulsão estiver abaixo do limite de potência. O limite de potência pode ser dinamicamente ajustável pelo controlador. O controlador pode ser configurado para ajustar o limite de potência, dependendo da demanda, consumo ou saída de potência do sistema de propulsão. O controlador pode ser configurado para ajustar o limite de potência, dependendo da corrente da embarcação. A corrente da embarcação pode compreender uma soma de forças experimentadas pela embarcação que diminui qualquer força do vento. O controlador pode ser configurado para aumentar o limite de potência quando a corrente da embarcação aumenta ou está acima de um limite de corrente. O controlador pode ser configurado para definir o limite de potência para ser uma função da potência média demandada, consumida ou emitida pelo sistema de propulsão. O controlador pode ser configurado para definir o limite de potência para ficar acima da potência média demandada, consumida ou produzida pelo sistema de propulsão.

[0034] Dessa maneira, o controlador pode permitir operações normais de baixa potência que seriam rotineiramente esperadas para manter a posição da embarcação, por exemplo, para neutralizar correntes, vento e similares, sem que a limitação da característica de potência seja aplicada e só possa aplicar a limitação à operação de maior potência do sistema de propulsão, como normalmente ocorre quando a posição dinâmica é baseada em dados incorretos do sensor de posição.

[0035] Quando pelo menos uma das condições indicativas for baseada em uma ou mais propriedades do riser se estendendo da embarcação, a propriedade do riser pode ser determinada ou monitorada por um sistema de gerenciamento de riser, que pode comunicar o valor da propriedade do riser ao controlador.

[0036] A propriedade monitorada do riser pode ser ou compreender a inclinação de pelo menos parte do riser. A inclinação do riser pode ser medida por pelo menos um sensor de inclinação fornecido no riser. O sensor de inclinação pode compreender um acelerômetro, um sensor giroscópico, um sensor de equilíbrio de força, um sensor piezoelétrico, um sensor de inclinação MEMS, um sensor de inclinação eletrolítico, um sensor de inclinação capacitivo e/ou similares. Pelo menos uma parte do riser pode ser ou compreender uma junta flexível. A inclinação pode ser uma inclinação da junta flexível.

[0037] As uma ou mais propriedades do riser suportadas pela embarcação podem ser ou compreender um ângulo, orientação, dobra, flexão, pressão ou tensão de pelo menos parte ou de todo o riser.

[0038] O controlador pode ser configurado para determinar se a propriedade monitorada do riser (por exemplo, inclinação) está acima de um limite de desconexão. O controlador pode ser configurado para desconectar automaticamente o riser e/ou fornecer um alerta a um operador para desconectar o riser, se a propriedade monitorada do riser exceder o limite de desconexão. A desconexão do riser pode ser uma desconexão de emergência (emergency disconnect, EDS) do riser.

[0039] O limite de desconexão pode estar acima do limite e/ou fora da faixa operacional, mas opcionalmente não precisa estar. Isso pode permitir que o problema seja resolvido pelo ajuste do controle do sistema de propulsão na primeira instância antes que o riser seja desconectado.

[0040] O limite de desconexão pode estar abaixo de um valor máximo da propriedade monitorada na qual a desconexão do riser pode ocorrer. Por exemplo, o limite de desconexão pode ser de pelo menos 1 °, mas menos de 6° de inclinação do riser. O limite de desconexão pode estar abaixo do valor máximo da propriedade monitorada na qual a desconexão do riser pode ocorrer por pelo menos uma margem operacional, por exemplo, por pelo menos 3°, 4° ou 5°. A margem operacional pode permitir tempo para que o riser seja desconectado antes que o valor máximo da propriedade monitorada na qual a desconexão do riser possa ocorrer seja atingido.

[0041] O riser pode ser um riser de perfuração, riser de produção e/ou similares. O riser pode se estender da embarcação para o mar para um local fixo, como um local de cabeça de poço, conjunto de preventores (blowout preventer, BOP), manifold, árvore de Natal e/ou similares. O riser pode ser um riser sendo manipulado, movido, suportado e/ou conectado à embarcação.

[0042] O controlador pode ser configurado para determinar e/ou receber um ou mais sinais representativos da propriedade do riser. Os um ou mais sinais podem compreender sinais de um ou mais sensores de controle, que podem ser configurados para monitorar, medir ou determinar a propriedade do riser. Os um ou mais sensores de controle podem ser fornecidos no riser. Os um ou mais sensores de controle podem compreender um ou mais inclinômetros, acelerômetros, calibradores de pressão, calibradores de tensão, sensor de inclinação e/ou similares.

[0043] Os sensores de controle podem compreender pelo menos dois sensores duplicados, que podem ser sensores de controle do mesmo tipo e/ou que podem monitorar a mesma propriedade da mesma parte do riser. O controlador pode ser configurado para ajustar o controle do sistema de propulsão com base em sinais de pelo menos dois ou pelo menos três sensores de controle (que podem ser duplicados), por exemplo, com base em uma decisão majoritária, em uma média ou em outra relação predefinida entre as emissões dos sensores duplicados. O controlador pode ser configurado para ajustar o controle do sistema de propulsão com base em sinais de um número ímpar de sensores de controle, que podem incluir pelo menos três sensores de controle que são duplicados um do outro.

[0044] A propriedade do riser pode ser ou compreender uma ou mais propriedades de parte do riser, por exemplo, a junta flexível. O riser pode compreender pelo menos duas juntas flexíveis. Uma respectiva junta flexível pode ser fornecida nas extremidades opostas do riser. Pelo menos uma das juntas flexíveis pode ser configurada para estar localizada debaixo d'água. Pelo menos uma das juntas flexíveis pode ser configurada para estar localizada no fundo do mar ou próximo a ele, por exemplo, próxima ou conectada à cabeça do poço, árvore de Natal, manifold ou BOP. Pelo menos um dos sensores de controle pode ser configurado para monitorar a propriedade das juntas flexíveis, por exemplo, para monitorar o ângulo, inclinação, dobra, flexão, pressão ou tensão da junta flexível. Pelo menos um dos sensores de controle pode ser fornecido ou acoplado a pelo menos uma ou a cada uma das juntas flexíveis.

[0045] Um ou mais dos sensores de controle podem ser fornecidos em uma ou nas duas extremidades do riser, no ponto médio do riser e/ou distribuídos ao longo do riser.

[0046] O controlador pode ser configurado para definir ou ajustar dinamicamente pelo menos um dentre: o limite de potência, o limite de desconexão e/ou o limite da característica de potência pelo menos parcialmente com base em um modelo de resposta da embarcação a fornecimento de potência. O modelo pode transladar entre o movimento da embarcação e a demanda ou consumo de potência do sistema de propulsão.

[0047] O controlador pode ser configurado para definir ou ajustar dinamicamente pelo menos um dentre: limite de potência, limite de desconexão e/ou limite da característica de potência pelo menos parcialmente com base em um cálculo de afastamento (por exemplo, um tempo para atingir um valor máximo da propriedade monitorada no caso de um blecaute completo ou falha do sistema de posicionamento dinâmico). O cálculo do afastamento pode ser determinado pelo controlador ou determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico da embarcação e comunicado ao controlador. O cálculo do afastamento pode ser calculado continuamente ou em intervalos regulares.

[0048] O controlador pode ser configurado para definir ou ajustar dinamicamente pelo menos um dentre: o limite de potência, o limite de desconexão e/ou o limite da característica de potência pelo menos parcialmente com base na direção dos propulsores e/ou dados meteorológicos ou ambientais.

[0049] O controlador pode ser configurado para ajustar o controle do sistema de propulsão dependendo da potência demandada ou consumida pelo sistema de propulsão, por exemplo, dependendo de uma quantidade de potência demandada ou consumida ou de uma taxa de alteração na potência demandada ou consumida.

[0050] O ajuste do controle do sistema de propulsão pode compreender limitar, reduzir ou modificar de alguma outra forma a característica de potência do sistema de propulsão, por exemplo, quando a pelo menos uma condição indicativa for atendida e, opcionalmente, também quando a quantidade de potência exigida ou consumida pela propulsão sistema estiver acima do limite de potência.

[0051] O ajuste do controle do sistema de propulsão pode ser uma proteção contra o afastamento da embarcação. Pelo menos uma das condições indicativas pode compreender uma propriedade de um riser determinada pelo controlador estando abaixo do limite associado ou dentro da faixa operacional. Pelo menos uma das condições indicativas pode compreender uma quantidade de potência demandada ou consumida pelo sistema de propulsão estando acima de um limite de potência. Em outras palavras, se a pelo menos uma condição indicativa for atendida, o controlador é configurado para aplicar seletivamente o ajuste do controle do sistema de propulsão, por exemplo, limitando a característica de potência do sistema de propulsão, caso contrário, o sistema simplesmente controla o sistema de propulsão com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo sem o ajuste do controle do sistema de propulsão.

[0052] Pelo menos uma das condições indicativas pode compreender a demanda ou taxa de aumento da demanda do sistema de propulsão estando acima de um segundo limite condicional resultante de uma mudança de posição que fique acima de um limite de distância, por exemplo, acima de 5m ou 10m, que pode durar um período de tempo predeterminado ou determinado. Se o sistema determinar que a embarcação fez um movimento muito rápido ou instantâneo além do limite de distância, isso pode ser indicativo de que há um erro na determinação da posição feita pelo controlador, pois o movimento da embarcação pode ser improvável.

[0053] Em outro exemplo, pelo menos uma das condições indicativas pode compreender uma condição com base na corrente da embarcação. Pelo menos uma das condições pode compreender a demanda ou taxa de aumento da demanda do sistema de propulsão estar acima de um limite, enquanto a corrente de uma embarcação é menor que um limite. A corrente da embarcação pode ter ficado abaixo do limite por um período determinado ou predeterminado. A corrente da embarcação pode ser uma soma das forças na embarcação menos quaisquer forças do vento.

[0054] A limitação, redução ou modificação da operação do sistema de propulsão pode permitir alguma operação do sistema de propulsão, mas a operação do sistema de propulsão pode ficar mais lenta, atrasada ou diminuída do que o normal.

[0055] O controlador pode ser configurado de modo que, quando a pelo menos uma condição indicativa não for atendida, então o controlador permite que o sistema de posicionamento dinâmico controle o sistema de propulsão de acordo com a diferença entre a posição determinada da embarcação e a posição alvo, por exemplo, sem limitação adicional ou outro ajuste do sistema de propulsão além do que seria normalmente determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico.

[0056] O ajuste no controle do sistema de propulsão pode depender do tempo, por exemplo, tempo limitado. Por exemplo, o controlador pode ser configurado para limitar, reduzir ou modificar de alguma outra forma a operação (por exemplo, a potência ou taxa de aumento de potência) do sistema de propulsão por um período de tempo determinado ou predeterminado.

[0057] Nos controladores de posicionamento dinâmico da técnica anterior, quando um sensor ou outros meios utilizados pelo controlador para determinar a posição da embarcação fornecem uma leitura incorreta, o controlador da técnica anterior poderia potencialmente gerar uma determinação incorreta de que a embarcação estaria fora de posição quando na realidade não estava ou não estava mais fora de posição, podendo aumentar a operação do sistema de propulsão (por exemplo, propulsores) da embarcação para remediar esta situação que foi determinada incorretamente. Isso pode resultar em um afastamento indesejável da embarcação em relação a posição alvo, em vez de mantê-la. Quando a embarcação estiver manipulando ou apoiando um riser, isso pode indesejavelmente inclinar, dobrar, flexionar ou até danificar o riser.

[0058] O controlador descrito neste documento pode estar em comunicação com sensores e/ou bancos de dados para determinar as condições meteorológicas e ambientais no local da embarcação e, opcionalmente, outros sensores ou fontes de dados, como os sensores de controle ou outros mecanismos para determinar propriedades de pelo menos parte do riser, como o ângulo, orientação, inclinação, dobra, flexão, pressão ou tensão de pelo menos parte ou todo o riser. O controlador pode usá-los para ajustar o controle do sistema de propulsão.

[0059] Se a pelo menos uma condição indicativa for atendida (por exemplo, a demanda de potência aumenta repentinamente sem que tenha havido mudanças nas condições meteorológicas ou ambientais, pelo menos acima de um valor limite), então pode ser indicativo de que a embarcação ainda está na posição alvo, de modo que qualquer requisito repentino determinado pelo controlador para aumentar muito a potência ou operação do sistema de propulsão pode ser espúrio. Neste caso, o controlador pode limitar a operação (por exemplo, pode limitar a potência ou uma taxa de aumento de potência) do sistema de propulsão. O controlador pode limitar a operação (por exemplo, pode limitar a potência ou uma taxa de aumento de potência) do sistema de propulsão apenas se a potência exigida ou consumida pelo sistema de propulsão também estiver acima do limite de potência.

[0060] Desta forma, quando um dos sensores ou outro meio usado pelo sistema de posicionamento dinâmico para determinar a posição da embarcação fornecer uma leitura incorreta, mas a condição indicativa tiver sido atendida (ou seja, o que pode ser indicativo de que a embarcação está na posição alvo), então o controlador pode fornecer um limite na potência ou taxa de aumento na potência do sistema de propulsão (por exemplo, propulsores) da embarcação, mesmo que a posição (incorretamente) determinada da embarcação em relação à posição alvo devesse indicar que a potência ou taxa de aumento de potência do sistema de propulsão deve estar além do valor limitado. Isso pode atrasar, reduzir ou limitar qualquer afastamento que ocorreria devido a erros na determinação da posição. Isso pode fornecer tempo para que um operador humano identifique qualquer situação potencial de remoção incorreta que esteja ocorrendo ou que possa ocorrer e tenha tempo suficiente para intervir.

[0061] Ao limitar em vez de impedir toda a operação do sistema de propulsão da embarcação quando o controlador determinar que a propriedade do riser atende a pelo menos uma condição indicativa, bem como, opcionalmente, quando a potência demandada ou consumida pelo sistema de propulsão estiver acima do limite de potência, as operações de baixa potência do sistema de propulsão para realizar ajustes suaves que provavelmente não resultarão de erros na posição determinada ainda poderão ser executadas, enquanto grandes aumentos na operação do sistema de propulsão serão limitados.

[0062] Além disso, ao limitar apenas a taxa de aumento da potência consumida pelo sistema de propulsão e/ou fazer qualquer ajuste (por exemplo, limitar) na operação do sistema de propulsão dependente do tempo, o aumento determinado na potência pode ser retardado ou atrasado ao invés de impedido. Isso pode permitir que um operador faça uma intervenção manual razoável, mas a limitação da potência consumida pelo sistema de propulsão pode não persistir na medida em que pode impedir indesejadamente uma ação corretiva genuína.

[0063] O controlador pode ser configurado para receber dados indicativos de, ou utilizáveis para determinar, uma posição da embarcação de pelo menos um sensor adicional. O controlador pode ser configurado para determinar a posição da embarcação usando os dados recebidos de pelo menos um sensor adicional.

[0064] Os sensores podem compreender sensores que são usados ou utilizáveis para determinar a posição da embarcação e/ou para monitorar condições ambientais, marítimas ou meteorológicas na ou em torno da embarcação. Pelo menos um ou cada um dos sensores pode ser fornecido na embarcação. Os sensores podem compreender mais de um tipo diferente de sensor.

[0065] Pelo menos um dos sensores pode compreender pelo menos um sensor de sistema de posicionamento por satélite, por exemplo, pelo menos um sensor GPS, GLONASS ou Galileo, configurado para determinar a posição da embarcação usando o posicionamento por satélite. Os sensores podem compreender pelo menos dois tipos diferentes de sensor de posicionamento por satélite. Em um exemplo, pelo menos um dos sensores adicionais compreende um DGPS 700 e pelo menos um dos sensores adicionais compreende um sensor DGPS 5D.

[0066] Pelo menos um dos sensores usados pode compreender pelo menos um sensor meteorológico, como um sensor de vento para monitorar a velocidade, intensidade e/ou direção do vento na embarcação ou ao seu redor.

[0067] Pelo menos um dos sensores pode compreender pelo menos um sensor de movimento, como um giroscópio ou acelerômetro para monitorar movimentos, por exemplo, movimento, translação ou reorientação da embarcação. Em um exemplo, os sensores podem compreender pelo menos quatro giroscópios para monitorar o movimento da embarcação.

[0068] Por exemplo, pelo menos um dos sensores pode compreender um sensor marítimo configurado para determinar a velocidade da água, direção e/ou intensidade da maré, altura da onda, frequência da onda e/ou similares.

[0069] A posição alvo pode ser uma posição predefinida ou definida manualmente e pode ser armazenada na memória do controlador.

[0070] O controlador pode compreender pelo menos um processador. O controlador pode compreender e/ou ser configurado para acessar pelo menos um armazenamento de dados ou memória. O controlador pode compreender um sistema de comunicação, tal como um sistema de comunicação com fio e/ou sem fio. O controlador pode ser configurado para se comunicar com um sistema de controle da embarcação, o sistema de propulsão da embarcação, que pelo menos um sensor de controle e/ou pelo menos um sensor adicional, por exemplo, através de comunicação com ou sem fio. Os recursos acima e abaixo podem ser implementados usando pelo menos um processador.

[0071] O controlador pode ser configurado para comunicar ações de controle ao sistema de posicionamento dinâmico, ao controlador de embarcação ou ao sistema de propulsão usando o sistema de comunicação.

[0072] O controlador pode ser separado, remoto e/ou distinto de um sistema de posicionamento dinâmico de uma embarcação. O controlador pode ser configurado para se comunicar com um sistema de posicionamento dinâmico existente de uma embarcação. O controlador pode ser configurado para controlar ou intervir no controle do sistema de posicionamento dinâmico. O controlador pode ser configurado para ser ajustado retroativamente a um sistema de controle de posicionamento dinâmico existente.

[0073] O controlador pode ser integrado com um sistema de posicionamento dinâmico de uma embarcação. O controlador pode ser um módulo do sistema de posicionamento dinâmico da embarcação. O controlador pode ser um módulo de software ou hardware do sistema de posicionamento dinâmico. O controlador pode ser implementado como parte de um sistema de controle do sistema de posicionamento dinâmico.

[0074] O controlador pode compreender ou ser compreendido em um controlador do sistema de posicionamento dinâmico. O controlador pode compreender um controlador de prevenção de afastamento configurado para substituir ou modificar o controle do sistema de posicionamento dinâmico pelo controlador do sistema de posicionamento dinâmico. O controlador pode compreender o controlador do sistema de posicionamento dinâmico e o controlador de prevenção de afastamento. O controlador de prevenção de afastamento pode ser configurado para monitorar a propriedade de pelo menos uma parte do riser; e ajustar o controle do sistema de propulsão em conformidade. O controlador do sistema de posicionamento dinâmico pode ser configurado para determinar a posição da embarcação em relação à posição alvo e controlar o sistema de propulsão da embarcação com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo. O controlador pode ser configurado para se comunicar com o controlador de posicionamento dinâmico, por exemplo, para substituir ou ajustar os comandos de controle emitidos pelo controlador de posicionamento dinâmico com base na propriedade monitorada de pelo menos parte do riser. O comando de controle pode ser um comando para controlar o sistema de propulsão.

[0075] O controlador de prevenção de afastamento pode não controlar diretamente o sistema de propulsão da embarcação. O controlador do sistema de posicionamento dinâmico pode controlar o sistema de propulsão, por exemplo, através dos comandos de controle. O controlador de prevenção de afastamento pode ser operável para se comunicar com o controlador do sistema de posicionamento dinâmico, de modo que os comandos de controle emitidos pelo controlador do sistema de posicionamento dinâmico sejam ajustados de acordo com a comunicação do controlador de prevenção de afastamento, a fim de implementar o ajuste do controle do sistema de propulsão.

[0076] O controlador pode ser seletivamente comutável entre um modo de operação convencional e um modo de intervenção permitida. O modo de operação convencional pode ser um modo no qual o controlador controla o sistema de propulsão da embarcação com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo, sem a possibilidade de limitar ou ajustar ainda mais a característica de potência. O modo de operação convencional pode ser um modo no qual o controlador de prevenção de afastamento é impedido de ajustar o controle do sistema de propulsão, independentemente de a pelo menos uma condição indicativa ser atendida. O modo de intervenção permitida pode ser um modo no qual o controlador é configurado para determinar se a pelo menos uma condição indicativa foi atendida e para ajustar o controle do sistema de propulsão em conformidade. O controlador da presente invenção pode ser utilizável no modo de intervenção permitida em águas rasas. Águas rasas podem ser águas com profundidade de 300 m ou menos, por exemplo, 100 m ou menos. O modo convencional pode ser preferível durante operações em águas profundas, onde ocorre menos dobra ou declive do riser, enquanto o modo de intervenção pode ser preferível em operações em águas rasas nas quais o riser pode ser mais suscetível a danos devido a dobra, a faixa operacional geral do riser correspondendo a um riser reto.

[0077] O controlador pode ser configurado para fornecer um alarme, alerta ou outro indicador quando o controlador aplica o ajuste ao controle do sistema de propulsão. O controlador pode ser configurado para que o modo de intervenção permitida ou o ajuste do controle do sistema de propulsão possam ser anulados, desligados ou cancelados, o que pode ser feito manualmente, por exemplo, por um operador. Desta maneira, se o operador identifica que o controlador está ajustando o controle do sistema de propulsão ou identificou que é necessário um ajuste do controle do sistema de propulsão, mas que o operador determina que a operação de posicionamento dinâmico é justificada, então o operador pode substituir ou cancelar o ajuste do sistema de propulsão.

[0078] O sistema de posicionamento dinâmico da embarcação pode ser configurado para funcionar em um modo diferente do modo de polarização. O modo de polarização pode ser um modo no qual pares de propulsores orientados em direções opostas são operados simultaneamente para usar o excesso de energia gerada. O sistema de posicionamento dinâmico pode ser configurado para sair seletivamente do modo de polarização. O sistema de posicionamento dinâmico ou embarcação pode compreender armazenamento de energia. O armazenamento de energia pode ser configurado para receber excesso de potência dos geradores. O armazenamento de energia pode ser configurado para fornecer seletivamente potência ao sistema de propulsão. O armazenamento de energia pode compreender uma bateria, volante, capacitor e/ou similares. A execução no modo de polarização pode fornecer uma visão enganosa do consumo de energia do sistema de propulsão, o que pode afetar a precisão do controlador na detecção de condições de afastamento. O uso do armazenamento de energia para acomodar o excesso de potência gerada e/ou a capacidade de executar em um modo diferente do modo de polarização pode remediar isso.

[0079] Um segundo aspecto da presente divulgação refere-se a um sistema de posicionamento dinâmico compreendendo o controlador do primeiro aspecto. O sistema de posicionamento dinâmico pode compreender um sistema de propulsão ou o controlador do sistema de posicionamento dinâmico pode ser configurado para se comunicar com um sistema de controle da embarcação e/ou diretamente com o sistema de propulsão da embarcação, a fim de controlar o sistema de propulsão da embarcação durante o posicionamento dinâmico da embarcação. O sistema de posicionamento dinâmico pode compreender ou ser configurado para se comunicar com o pelo menos um sensor, banco de dados ou servidor, por exemplo, para determinar as condições meteorológicas ou ambientais. O sistema de posicionamento dinâmico pode compreender ou ser configurado para se comunicar com pelo menos um sensor adicional para determinar a posição da embarcação.

[0080] Um terceiro aspecto da presente divulgação refere-se a um método para posicionar dinamicamente uma embarcação, o método compreendendo:

[0081] determinação de uma posição de uma embarcação em relação a uma posição alvo;

[0082] controle de um sistema de propulsão da embarcação com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo;

[0083] determinar se uma ou mais condições indicativas foram atendidas; e

[0084] aplicar seletivamente e/ou não aplicar um ajuste ao controle do sistema de propulsão determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico ou que teria sido determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico, o ajuste sendo aplicado seletivamente e/ou não aplicado dependendo de uma ou mais condições indicativas.

[0085] Pelo menos uma das condições indicativas pode depender de dados meteorológicos ou ambientais.

[0086] Pelo menos uma das condições pode ser a demanda ou taxa de aumento da demanda do sistema de propulsão estando acima de um primeiro limite condicional, enquanto os dados meteorológicos ou ambientais recebidos pelo controlador de prevenção de afastamento indicam que não houve alteração correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais.

[0087] O ajuste do controle do sistema de propulsão pode compreender limitar uma característica de potência do sistema de propulsão quando uma ou mais condições indicativas forem atendidas. A característica de potência pode compreender a potência demandada ou fornecida ou uma taxa de aumento de potência demandada, consumida ou produzida pelo sistema de propulsão. O controle de ajuste do sistema de propulsão pode ainda compreender a limitação das características de potência do sistema de propulsão se a potência demandada ou consumida pelo sistema de propulsão estiver acima de um limite de potência.

[0088] O ajuste no controle do sistema de propulsão pode depender do tempo, por exemplo, tempo limitado. Por exemplo, o método pode compreender a limitação da operação (por exemplo, a potência ou taxa de aumento de potência) do sistema de propulsão por um período determinado ou predeterminado de tempo.

[0089] O método pode ser implementado usando o controlador do primeiro aspecto e/ou pode compreender pelo menos uma ação do controlador descrita em relação ao primeiro aspecto.

[0090] De acordo com um quarto aspecto da presente divulgação está um produto de programa de computador que compreende instruções legíveis por computador que, quando implementadas em um computador ou em um controlador de um sistema de posicionamento dinâmico, fazem com que o computador ou controlador implemente o método do terceiro aspecto.

[0091] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção está um meio de armazenamento compreendendo o produto do programa de computador do quarto aspecto. O meio de armazenamento pode ser um meio transportador transitório ou não transitório. O meio de armazenamento pode ser um meio de armazenamento tangível, como um disco óptico, um disco magnético, uma memória digital, um dispositivo de armazenamento de estado sólido ou unidade de estado sólido (SSD), uma fita magnética, um disco rígido e/ou similares.

[0092] Os recursos individuais e/ou combinações de recursos definidos acima de acordo com qualquer aspecto da presente invenção ou abaixo em relação a qualquer modalidade específica da invenção podem ser utilizados, separadamente e individualmente, isoladamente ou em combinação com qualquer outro recurso definido, em qualquer outro aspecto ou modalidade da invenção.

[0093] Além disso, a presente invenção destina-se a cobrir aparelhos configurados para executar qualquer recurso descrito neste documento em relação a um método e/ou um método de usar ou produzir, usar ou fabricar qualquer recurso de aparelho descrito neste documento.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0094] Esses e outros aspectos serão agora descritos, apenas a título de exemplo, com referência às figuras anexas, nas quais:

[0095] A Figura 1 é um esquema de um arranjo de perfuração;

[0096] A Figura 2 é um esquema de um exemplo de um arranjo de perfuração envolvendo uma embarcação de perfuração;

[0097] A Figura 3 é um esquema de um sistema de controle para um sistema de posicionamento dinâmico para a embarcação de perfuração mostrada na Figura 2;

[0098] A Figura 4 é uma comparação do consumo de energia em um esquema de controle de posicionamento dinâmico implementado pelo sistema de controle da Figura 3 em relação ao de um esquema de controle convencional; e

[0099] A Figura 5 é um fluxograma que ilustra um método para executar o posicionamento dinâmico.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS

[0100] Vários aspectos e exemplos da presente divulgação referem- se a métodos, sistemas e aparelhos para o controle dinâmico de posição de embarcações offshore. Qualquer embarcação pode ser considerada, mas para os fins da descrição exemplar fornecida abaixo, uma embarcação de perfuração semissubmersível ou "plataforma" é apresentada.

[0101] A Figura 1 mostra um semissubmersível 5 que está conectado e suporta uma extremidade de um riser 10, que pode ser um riser de perfuração. O riser 10 se estende a partir da embarcação 5, submerso para se conectar a uma estrutura como um conjunto de preventores (BOP) 15 no fundo do mar 20. O riser é fornecido com um par de juntas flexíveis 25, uma na extremidade da superfície e outra na extremidade submarina. A embarcação 5 pode ser movida, por exemplo, devido a correntes, ondas e vento, e é mantida em uma posição alvo usando um sistema de posicionamento dinâmico, como é bem conhecido na técnica. A embarcação compreende um sistema de propulsão que compreende uma pluralidade de dispositivos de propulsão, como propulsores 30. Os propulsores 30 são configurados para impulsionar a embarcação 5 em direções diferentes e são seletivamente controláveis para ajustar a posição da embarcação 5.

[0102] A embarcação mostrada na Figura 1 é uma plataforma de perfuração, mas será apreciado que o uso do posicionamento dinâmico não se limita a isso e pode igualmente ser usado para navios, veículos operados remotamente ou qualquer outra embarcação ou veículo adequado que utilize um sistema de posicionamento dinâmico. Além disso, embora o riser 10 esteja conectado na extremidade submarina a um BOP 15, será apreciado que o riser pode ser conectado a qualquer outro aparelho de cabeça de poço adequado, tal como uma árvore de Natal.

[0103] O sistema de posicionamento dinâmico da embarcação 5 é configurado para determinar a posição da embarcação 5, comparar a posição determinada da embarcação 5 com uma posição alvo e determinar ações de controle corretivas para propulsores específicos 30 para, tanto quanto possível, manter o semissubmersível 5 substancialmente na posição alvo.

[0104] O sistema de posicionamento dinâmico pode determinar a posição da embarcação usando uma faixa de sensores, tal como sensores de posicionamento por satélite, triangulação por feixe ou sensores de posicionamento relativo, sistemas de monitoramento de tensão de cabo, sensores de monitoramento marítimo (por exemplo, acústica) e/ou similares. Embora os sensores modernos usados para a determinação da posição sejam geralmente confiáveis e as falhas possam ser atenuadas pelo fornecimento de vários sensores e diferentes tipos de sensores, quaisquer falhas ou erros nos sensores usados para a determinação da posição podem fazer com que o sistema de posicionamento dinâmico acredite que a embarcação 5 tenha se afastado mais da posição alvo do que o real. Por sua vez, isso pode fazer com que o sistema de posicionamento dinâmico solicite um aumento significativo repentino na potência de um ou mais dos propulsores 30 da embarcação 5 para neutralizar a determinação falsa do sistema de posicionamento dinâmico. Esse aumento na operação do propulsor 30 resultante das leituras errôneas do sensor usado para determinação da posição pode ter o efeito da embarcação "se afastar" da posição alvo.

[0105] Uma vez que o riser 10 está suspenso entre a embarcação 5 e o BOP 15 ou outro componente da cabeça do poço, o afastamento da embarcação resulta em diferentes partes do riser sendo sujeitas a diferentes graus de dobra, declive ou reorientação. Geralmente, as extremidades do riser

10 que estão conectadas à cabeça do poço e suportadas pela embarcação 5 são as mais afetadas e as mais propensas a sofrer falhas como resultado do afastamento. As juntas flexíveis 25 são projetadas preferencialmente para flexionar ou dobrar e podem fornecer um grau de proteção contra tal falha, mas mecanismos melhorados para impedir o afastamento seriam vantajosos.

[0106] A Figura 2 mostra uma embarcação 5' fornecida com um sistema de posicionamento dinâmico que compreende um controlador 35 que está em comunicação com uma pluralidade de sensores 40A-40G e uma pluralidade de sensores de riser 45A, 45B. Pelo menos um dos sensores 40A- 40G pode ser um sensor usado pelo sistema de posicionamento dinâmico para determinar a posição da embarcação. O controlador 35 também está configurado para se comunicar e controlar um sistema de propulsão que compreende uma pluralidade de dispositivos de propulsão da embarcação 5' na forma de propulsores 30. O sistema de propulsão é um sistema especificamente para manobrar e reposicionar a embarcação.

[0107] Como no exemplo da Figura 1, a embarcação 5' suporta uma extremidade de um riser 10' que se estende entre a embarcação 5' e uma cabeça de poço 50 no fundo do mar 20. Cada extremidade do riser 5' é fornecida com uma junta flexível 25' e cada junta flexível é fornecida com pelo menos três dos sensores do riser 45A, 45B que monitoram pelo menos uma propriedade da junta flexível 25' que muda quando a embarcação 5' é movida. As propriedades adequadas da junta flexível incluem declive, ângulo, orientação, flexão, dobra, pressão ou tensão ou outra propriedade adequada da respectiva junta flexível 25' ou outra parte do riser 10'. O controlador 35 é configurado para determinar um valor para a pelo menos uma propriedade de cada junta flexível 25' com base nas leituras da pluralidade de sensores de riser 45A, 45B para essa junta flexível 25', por exemplo, por uma decisão da maioria, média ou outro procedimento estatístico. No entanto, os sensores de riser não precisam estar localizados apenas na junta flexível 25' e um ou mais sensores de riser podem ser fornecidos no ou ao longo do riser 10', além de ou como uma alternativa aos sensores de riser 45A, 45B no flex articulações 25'.

[0108] Os sensores 40A-40G incluem uma variedade de diferentes tipos de sensores. Neste exemplo em particular, os sensores 40A-40G incluem pelo menos dois sensores de navegação por satélite 40A, 40B fornecidos na embarcação 5. No presente exemplo, cada um dos sensores de navegação por satélite 40A, 40B é um tipo diferente de sensor de navegação por satélite, por exemplo, um dos sensores de navegação por satélite 40A é um sensor DGPS 700, enquanto o outro é um sensor DGPS 5D. No entanto, será apreciado que os sensores de navegação por satélite podem ser do mesmo tipo de sensor ou podem compreender outros tipos de sensores de navegação por satélite, como GLONASS, Galileo ou outros sensores.

[0109] Os sensores 40A-40G neste exemplo também incluem um sensor de cabo 40C na embarcação 5 que determina uma tensão ou força em um cabo esticado que é suspenso entre a embarcação 5 e um ponto externo fixo, por exemplo, no fundo do mar. À medida que a embarcação 5 se move em relação ao ponto externo fixo, a tensão ou força no cabo muda, sendo medida pelo sensor de cabo 40C e podendo ser utilizada na estimativa da posição da embarcação 5.

[0110] Os sensores 40A-40G neste exemplo também incluem uma pluralidade de sensores de movimento 40D, neste exemplo na forma de quatro sensores giroscópicos, que são configurados para medir o movimento da embarcação. No entanto, outros números ou tipos de sensores de movimento 40D, como acelerômetros, podem ser usados.

[0111] Os sensores 40A-40G neste exemplo incluem ainda uma pluralidade de sensores de posição de feixe 40E, 40F, incluindo um sensor de feixe de superfície 40E que envia um feixe para e/ou recebe um feixe de um ponto de referência, por exemplo, em terra, em outra embarcação ou em outra estrutura marítima. O sensor de feixe de superfície 40E pode ser usado para determinar mudanças na posição da embarcação 5 em relação ao ponto de referência. Da mesma forma, a embarcação 5 compreende uma pluralidade de sensores de feixe submarinos 40F, como sonares ou outros sensores sônicos, que estão cada um em comunicação com uma pluralidade de pontos de referência localizados no fundo do mar usando sinais sônicos ou sonares e podem ser usados para determinar mudanças na localização da embarcação 5, usando o tempo e/ou intensidade relativos do sinal sônico ou sonar recebido de cada ponto de referência. Uma pluralidade de pontos de referência para cada sensor 40F permite o direcionamento do movimento da embarcação, por exemplo, usando triangulação ou outras técnicas adequadas.

[0112] Os sensores 40A-40G neste exemplo incluem ainda sensores de condição 40G, que incluem sensores meteorológicos, como sensores de vento, e também incluem sensores de corrente d'água para determinar a velocidade, direção e/ou intensidade das correntes de superfície, por exemplo, correntes em uma profundidade de menos do que um limite de profundidade. Os sensores meteorológicos são configurados para determinar parâmetros indicativos de, ou que são utilizáveis para derivar, condições meteorológicas ou ambientais experimentadas pela embarcação. As condições meteorológicas ou ambientais podem, por exemplo, compreender um ou mais dentre: condições da onda, condições do vento, corrente, altura da onda, velocidade instantânea da onda, velocidade média da onda, força da onda, intensidade do vento, direção do vento, força do vento, intensidade da corrente, velocidade da corrente, força devida às correntes e/ou direção da corrente na embarcação. Por exemplo, os sensores de condição 40G podem compreender pelo menos um dentre: um sensor de velocidade da água, um sensor de direção da maré, um sensor de intensidade da maré, um sensor de corrente, tal como um sensor de corrente de superfície, um sensor de altura de onda e/ou similares.

[0113] O controlador 35 não está limitado às condições meteorológicas ou ambientais diretamente derivadas do(s) sensor(es) de condição 40G, podendo também obter pelo menos algumas das condições meteorológicas ou ambientais de um banco de dados, servidor remoto ou provedor de serviços meteorológicos ou derivar as condições meteorológicas ou ambientais dos dados dos sensores de condição 40G e/ou do banco de dados, servidor ou dados de serviços meteorológicos. Em um exemplo, as condições meteorológicas ou ambientais compreendem a força de deriva da onda horizontal na embarcação, que pode ser determinada pelo controlador 35 usando a teoria de difração de radiação 3-D, sob a teoria de potencial, usando empiricamente coeficientes de força de deriva da onda e/ou similares. As condições meteorológicas ou ambientais podem compreender um efeito viscoso da embarcação ou propriedades derivadas dele, que o controlador pode ser configurado para determinar, por exemplo, a partir dos dados dos sensores de condição 40G e/ou do banco de dados, servidor ou dados de serviços meteorológicos, tais como usando os métodos descritos em Dev, Arun. (2011). Environmental Forces for Dynamic Positioning: Ships vs. Semi- Submersibles. 64-78, Conference: 4th International Conference on Technology and Operation of Offshore Support Vessels, agosto de 2011, 10.3850/978-981- 08-973130_4_OSV2011-08, ou em Dev, AK: "Viscous Effects in Drift Forces on Semisubmersibles", Tese de PhD, Ship Hydromechanics Laboratory, Delft University of Technology, Delft, Holanda, 1996, cujos conteúdos são incorporados por referência como se fossem totalmente expostos neste documento.

[0114] O controlador 35 está em comunicação com os sensores 40A-40G e usa os dados coletados por pelo menos alguns dos sensores 40A- 40G para determinar uma posição da embarcação 5, por exemplo, de acordo com um algoritmo predeterminado ou outra relação adequada.

[0115] Um esquema detalhado do controlador 35 é mostrado na Figura 3. O controlador 35 compreende um processador 55, um sistema de comunicação 60 e um armazenamento de dados na forma de uma memória 65. O sistema de comunicação 60 é configurado para se comunicar via cabos 70 ou sem cabos com a pluralidade de sensores 40A-40G utilizados para determinação da posição e a pluralidade de sensores de controle 45A, 45B para recebimento dos sinais de dados a partir deles. O sistema de comunicação 60 também é configurado para se comunicar por fios 70 ou sem fios com o sistema de controle de embarcação 75 que controla os propulsores 30 da embarcação 5, de modo a poder enviar sinais de controle ao sistema de controle da embarcação 75 para controlar os propulsores 30. Uma comunicação sem fio pode compreender comunicação acústica, por exemplo, ao longo do riser 10, 10'.

[0116] Embora um exemplo de um controlador 35 seja mostrado na Figura 3, será apreciado que outras configurações do controlador podem ser usadas. Por exemplo, o controlador 35 pode compreender uma pluralidade de processadores 55 e/ou uma pluralidade de armazenamentos de dados 60, que podem estar contidos em uma única unidade ou distribuídos, por exemplo, em vários sistemas, alguns dos quais podem ser remotos.

[0117] Além disso, em um exemplo, o controlador pode ser funcionalmente, logicamente ou fisicamente separado em um controlador de prevenção de afastamento e em um controlador de sistema de posicionamento dinâmico. O controlador do sistema de posicionamento dinâmico determina a posição da embarcação em relação à posição alvo e controla o sistema de propulsão da embarcação com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo. O controlador de prevenção de afastamento é configurado para substituir ou modificar o controle do sistema de posicionamento dinâmico pelo controlador do sistema de posicionamento dinâmico. Em particular, o controlador de prevenção de afastamento é configurado para monitorar uma ou mais condições indicativas que podem ser indicativas da embarcação estar na posição alvo ou não. O controlador de prevenção de afastamento é então configurado para ajustar seletivamente a operação do sistema de posicionamento dinâmico para controlar os propulsores 30 quando as condições indicativas forem atendidas. Dessa maneira, a funcionalidade do controle de afastamento pode ser ajustada retroativamente a um sistema de posicionamento dinâmico existente ajustando retroativamente o controlador de afastamento, que se comunica com (ou é fornecido por um sistema comum de controle ou de computador) o controlador do sistema de posicionamento dinâmico do sistema de posicionamento dinâmico existente.

[0118] Desta forma, o controlador 35 pode receber dados da pluralidade de sensores 40A-40G, que é processada pelo controlador 35 para determinar a posição da embarcação 5. O controlador 35 também pode usar os dados dos sensores 40A-40G, de um banco de dados ou servidor remoto e/ou sensores de riser 45A, 45B, que são processados pelo controlador 35 para determinar uma ou mais condições indicativas que podem ser indicativas de a embarcação estar na posição alvo ou não. Exemplos de condições indicativas adequadas incluem mudanças nas condições meteorológicas ou ambientais, pelo menos uma propriedade, por exemplo, inclinação, de pelo menos parte do riser 10, como a inclinação ou orientação das juntas flexíveis 25, entre outras possibilidades.

[0119] Por exemplo, muitos ajustes convencionais de posicionamento dinâmico podem ser causados por condições meteorológicas ou ambientais. Se o sistema de posicionamento dinâmico determinar que um ajuste de posição significante é necessário de modo que um aumento repentino na demanda de potência seja determinado sem uma mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais, isso pode ser indicativo de que o controle determinado da unidade de propulsão com base na posição determinada da embarcação está incorreto.

[0120] As ações executadas pelo controlador 35 são descritas em relação às Figuras 4 e 5.

[0121] Em 105 da Figura 5, o controlador 35 determina uma posição da embarcação 5 a partir de dados da pluralidade de sensores 40A-40G. Em 110 da Figura 5, o controlador 35 determina a diferença entre a posição determinada e uma posição alvo, armazenada no armazenamento de dados 65 e determina uma operação de controle dos propulsores que depende da diferença determinada, por exemplo, com base em uma tabela de consulta, algoritmo ou alguma outra relação predeterminada. A operação de controle é comunicada do controlador 35 ao sistema de controle da embarcação 75, que então controla os propulsores 30 em conformidade.

[0122] O consumo de energia dos propulsores 30 é monitorado e comunicado ao controlador 35.

[0123] Nas etapas 115 e 120 da Figura 5, o controlador determina se a condição indicativa é atendida. Neste exemplo, a condição indicativa é a demanda, ou taxa de aumento na demanda, do sistema de propulsão estando acima de um primeiro limite condicional, enquanto os dados meteorológicos ou ambientais recebidos pelo controlador de prevenção de afastamento indicam que não houve mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais (por exemplo, uma mudança nas condições meteorológicas superior a um valor limite dentro de um período de tempo limite da demanda ou mudança na demanda).

[0124] Em 115 da Figura 5, o controlador 35 recebe e/ou determina as condições meteorológicas ou ambientais conforme descrito acima (por exemplo, um ou mais dentre: condições da onda, condições do vento, corrente, altura da onda, velocidade instantânea da onda, velocidade média da onda, força da onda, intensidade do vento, direção do vento, força do vento, intensidade da corrente, velocidade da corrente, força devida às correntes, direção da corrente, velocidade da água, sensor de direção da maré, intensidade da maré, correntes de superfície, altura da onda e/ou similares)

do(s) sensor(es) de condição 40G, a partir de um banco de dados, servidor remoto ou serviço meteorológico. Como outros exemplos, as condições meteorológicas ou ambientais podem compreender a força de deriva da onda horizontal na embarcação e/ou um efeito viscoso decorrente do movimento da água em torno da embarcação ou propriedades derivadas dele. Por exemplo, estes podem ser determinados conforme descrito acima, por exemplo, usando a teoria de difração de radiação 3-D, sob a teoria do potencial, usando empiricamente coeficientes de força de deriva da onda e/ou similares ou qualquer um dos outros métodos descritos em Dev, Arun. (2011). Environmental Forces for Dynamic Positioning: Ships vs. Semi-Submersibles. 64-78, Conference: 4th International Conference on Technology and Operation of Offshore Support Vessels, agosto de 2011, 10.3850/978-981-08-97314 OSV2011-08, ou em Dev, AK: "Viscous Effects in Drift Forces on Semisubmersibles", Tese de PhD, Ship Hydromechanics Laboratory, Delft University of Technology, Delft, Holanda, 1996, cujos conteúdos são incorporados por referência como se fossem totalmente expostos neste documento.

[0125] Em 120 da Figura 5, o controlador 35 determina qualquer mudança nas condições meteorológicas ou ambientais determinadas dentro de um período de tempo definido ou predefinido do aumento na demanda de potência e compara a mudança determinada nas condições meteorológicas ou ambientais determinadas com um respectivo limite ou faixa operacional. O limite ou faixa operacional pode ser pré-programado e armazenado na memória 65, calculado ou inserido manualmente.

[0126] Se o controlador 35 determinar que o valor da mudança nas condições meteorológicasou ambientais determinadas estão acima do limite ou fora da faixa operacional, então isso é indicativo de que o riser 10 está em uma condição na qual a embarcação 5 pode ter se movido significativamente para longe da posição alvo e o controlador 35 está configurado para operar os propulsores 30 de acordo com a operação de controle determinada a partir da diferença entre a posição determinada da embarcação 5 e a posição alvo (125 da Figura 5), ou seja, o controlador 35 realiza o posicionamento dinâmico convencional.

[0127] No entanto, se o controlador 35 determinar que a mudança no clima ou nas condições ambientais está abaixo do limite ou dentro da faixa operacional, isso é indicativo de que a embarcação 5 está perto da posição alvo (ou seja, não há mudança no clima ou nas condições ambientais para causar a mudança repentina na demanda de potência). Neste caso, o controlador 35 determina se a potência atualmente consumida pelos propulsores 30 está acima de um limite de potência 80 (130 da Figura 5) e, nesse caso, implementa um procedimento de limitação no qual a operação de controle dos propulsores 30 é ajustada de modo que a taxa de aumento de potência fornecida aos propulsores acima de uma potência limite 80 seja limitada (135 da Figura 5). Caso contrário, o controlador continua a operar os propulsores 30 de acordo com a operação de controle determinada a partir da diferença entre a posição determinada da embarcação 5 e a posição alvo (125 da Figura 5).

[0128] Desta forma, como pode ser visto na região A da Figura 4, o controlador 35 pode controlar os propulsores 30 com pequenas variações de potência para fazer pequenos ajustes na posição da embarcação 5, como seria de se esperar para responder às marés, corrente, ondas e vento, por exemplo. No entanto, se o controle operacional determinado pelo controlador 35 resultar na energia fornecida aos propulsores 30 acima do limite de potência 80, o controlador 35 ajustará o controle dos propulsores de modo que a taxa de aumento de potência consumida pelos propulsores seja limitada, como pode ser observado na região B da Figura 4. Isso evita um aumento grande e repentino na energia consumida pelos propulsores 30, o que seria o caso (consultar região C na Figura 4) e, em vez disso, resulta em uma aceleração muito mais lenta da operação do propulsor 30.

[0129] Desta forma, embora a condição indicativa seja atendida, então é provável que a embarcação esteja perto da posição alvo, de modo que quaisquer aumentos grandes e repentinos na operação do propulsor 35 são mais prováveis de ser o resultado de leitura errônea de um ou mais de os sensores 40A-40G usados para determinação de posição e são, como tal, atrasados limitando a taxa de aumento da potência do propulsor 35 além de um limite de potência. Isso permite que o operador tenha muito mais tempo para avaliar se a situação que requer o aumento da potência no propulsor 30 for genuína e para fazer uma intervenção manual, se não for. No entanto, isso não impede operações de baixa potência dos propulsores 30 que resultam em um consumo de potência que está abaixo do limite de potência que é muito mais provavelmente genuíno. De maneira benéfica, a limitação da taxa de aumento de potência da maneira descrita também não impede aumentos na operação do propulsor 30, apenas os atrasa e apenas nos casos em que os sensores de controle indicam que o riser está em uma configuração associada à embarcação estando perto da faixa alvo. Isso garante que qualquer requisito genuíno para aumento da operação do propulsor 30 acima do limite de potência seja implementado, embora atrasado. Além disso, o controlador 35 pode opcionalmente ser configurado para implementar um esquema de limitação dependente do tempo, em que o limite na taxa de aumento de energia é finalizado ou aumentado após um certo período de tempo.

[0130] Em vista do acima exposto, exemplos do controlador 35 proporcionam uma melhor prevenção do afastamento devido a erros na determinação da posição da embarcação 5, por exemplo, devido a sensores defeituosos e similares.

[0131] Embora exemplos específicos sejam descritos acima em relação às Figuras, será apreciado que variações nos exemplos acima são possíveis.

[0132] Embora os exemplos descritos acima usem a potência consumida ou a taxa de aumento da potência consumida, como métrica ou limite, será apreciado que outros índices, como demanda de potência, taxa de aumento da demanda de potência, entrada de energia ou taxa de aumento da entrada de energia podem ser usados.

[0133] Além disso, no exemplo acima, o controlador está configurado para aplicar seletivamente o ajuste do controle do sistema de propulsão com base em uma ou mais condições, a fim de proteger contra o afastamento. Uma das condições pode ser que a demanda ou taxa de aumento da demanda do sistema de propulsão seja maior que um primeiro limite condicional, enquanto os dados meteorológicos ou ambientais recebidos pelo controlador indicam que não houve alteração correspondente no clima ou condições ambientais, como apontado acima.

[0134] No entanto, o controlador pode ser configurado para usar outras condições além ou em vez de qualquer uma das condições acima. Por exemplo, uma dessas condições pode ser uma propriedade do riser (por exemplo, dobra, declive, inclinação e/ou similares) determinada pelo controlador que está abaixo do limite associado ou dentro da faixa operacional. Outra condição pode ser que a quantidade de potência demandada ou consumida pelo sistema de propulsão esteja acima do limite de energia. Uma das condições pode ser que a demanda ou taxa de aumento da demanda do sistema de propulsão esteja acima de um segundo limite condicional resultante de uma mudança de posição que esteja acima de um limite de distância, por exemplo, maior que 5m ou 10m, ao longo de um período de tempo predeterminado ou determinado.

[0135] Se um ou todas as condições forem atendidas, então o controlador aplica seletivamente o ajuste do controle do sistema de propulsão, por exemplo, pela limitação da característica de potência do sistema de propulsão; caso contrário, o sistema simplesmente controla o sistema de propulsão com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo sem o ajuste do controle do sistema de propulsão.

[0136] Além disso, a embarcação 5 não precisa ser uma plataforma de perfuração e outras embarcações, como navios ou ROVs, navios de perfuração, semissubmersíveis, FPSOs ou qualquer outro tipo de embarcação ou veículo que usa ou poderia usar um sistema de posicionamento dinâmico podem ser usados em seu lugar.

[0137] Nos exemplos fornecidos acima, uma mudança (ou seja, uma mudança correspondente) nas condições meteorológicas ou ambientais é determinada como tendo ocorrido se houver uma mudança nas condições meteorológicas ou ambientais determinadas pelo controlador 35 que esteja acima e um limite e ocorra dentro um período de tempo definido ou predefinido do aumento na potência ou a potência sendo determinada como estando acima do primeiro limite condicional. No entanto, a presente divulgação não se limita a isto. Por exemplo, uma mudança (ou seja, uma mudança correspondente) nas condições meteorológicas ou ambientais pode ser determinada como tendo ocorrido se houver uma mudança nas condições meteorológicas ou ambientais determinadas pelo controlador 35 implementando um algoritmo, como um algoritmo de aprendizagem de máquina (por exemplo, uma rede neural ou rede neural profunda) que mapeie as condições meteorológicas ou ambientais como entradas para determinar se houve uma mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais como saídas. Outras possibilidades para determinar uma mudança nas condições meteorológicas que excluem uma variação ou ruído insignificante nos dados meteorológicos ou ambientais podem ser usadas.

[0138] Embora um possível exemplo de controlador 35 seja descrito em relação à Figura 3, a configuração do controlador 35 não se limita a isto. As etapas do método da invenção podem ser executadas por um ou mais processadores programáveis executando um programa de computador para executar funções da invenção operando a partir de dados de entrada e gerando dados de saída. As etapas do método também podem ser executadas por circuitos lógicos para fins especiais, por exemplo, um FPGA (arranjo de portas programáveis em campo, "field programmable gate array") ou um ASIC (circuito integrado de aplicação específica, "application-specific integrated circuit") ou outros circuitos personalizados. Os processadores adequados para a execução de um programa de computador incluem CPUs e microprocessadores e qualquer um ou mais processadores. Em geral, um processador receberá instruções e dados de uma memória de somente leitura ou de uma memória de acesso aleatório ou de ambas. Os elementos essenciais de um computador são um processador para executar ações de acordo com instruções e um ou mais dispositivos de memória para armazenar instruções e dados. Em geral, um computador também incluirá ou será operacionalmente acoplado para receber dados de ou transferir dados para (ou ambos) um ou mais dispositivos de armazenamento em massa para armazenamento de dados, por exemplo, discos magnéticos, discos ópticos magnéticos ou discos ópticos. Os dispositivos apropriados para armazenar instruções e dados de programa do computador incluem todas as formas de memória não-volátil, dispositivos de mídia e de memória, incluindo, por exemplo, dispositivos de memória semicondutores, por exemplo, EPROM, EEPROM, e dispositivos de memória flash, discos magnéticos, por exemplo, discos rígidos internos ou discos removíveis, discos ópticos magnéticos e discos de CD ROM e DVD-ROM. O processador e a memória podem ser suplementados por, ou incorporados em, circuitos lógicos para fins especiais.

[0139] Como tal, a presente invenção não é limitada pelos exemplos mostrados nas figuras, mas apenas pelas reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Controlador de prevenção de afastamento para um sistema de posicionamento dinâmico, caracterizado pelo fato de que o controlador de prevenção de afastamento está configurado para se comunicar com o sistema dinâmico sistema de posicionamento, em que: o sistema de posicionamento dinâmico é configurado para determinar uma posição de uma embarcação em relação a uma posição alvo e para controlar o sistema de propulsão da embarcação com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo; e o controlador de prevenção de afastamento é configurado para aplicar seletivamente e/ou não aplicar um ajuste ao controle do sistema de propulsão determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico ou que teria sido determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico, o ajuste sendo aplicado seletivamente e/ou não aplicado dependendo de uma ou mais condições indicativas; e em que pelo menos uma das condições indicativas depende de dados meteorológicos ou ambientais.

2. Controlador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das condições indicativas compreende a demanda, ou taxa de aumento na demanda, do sistema de propulsão estando acima de um primeiro limite condicional enquanto os dados meteorológicos ou ambientais recebidos pelo controlador de prevenção de distanciamento indicam que não houve mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais, e em que o controlador de prevenção de afastamento está configurado para aplicar o ajuste quando essa condição indicativa for atendida e/ou não aplicar o ajuste quando essa condição indicativa não for atendida.

3. Controlador, de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os dados meteorológicos ou ambientais compreendem um ou mais dentre: condições da onda, condições do vento e/ou corrente d'água na embarcação, altura da onda, velocidade instantânea da onda, velocidade média da onda, força da onda, intensidade do vento, direção do vento, força do vento, quantidade de chuva, temperatura, umidade, pressão do ar, intensidade da corrente, velocidade da corrente, força devida às correntes e/ou direção da corrente na embarcação, velocidade da corrente d'água, intensidade e/ou direção na água, na superfície ou no ou próximo ao fundo do mar, sob a embarcação e/ou em torno da embarcação, ou correntes circulares na água ou sob ou ao redor da embarcação.

4. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os dados meteorológicos ou ambientais compreendem uma corrente da embarcação que é uma função ou combinação de uma pluralidade de condições meteorológicas ou ambientais que afetam o navio.

5. Controlador, de acordo com a reivindicação 2 ou qualquer reivindicação dependente dela, caracterizado pelo fato de que as condições meteorológicas ou ambientais compreendem a força de deriva da onda horizontal na embarcação, a velocidade, direção e/ou intensidade das correntes de superfície e/ou um efeito viscoso ou propriedades derivadas dele.

6. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador de prevenção de afastamento compreende ou está configurado para receber ou derivar pelo menos parte dos dados meteorológicos ou ambientais de pelo menos um sensor para monitorar as condições ambientais, marítimas ou meteorológicas em, abaixo e/ou em torno da embarcação, de armazenamento de dados e/ou de um ou mais servidores de dados meteorológicos ou ambientais.

7. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que está configurado para determinar que não houve mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais se uma ou mais ou todas as condições meteorológicas mudarem por valor abaixo de um valor limite, em um período de tempo determinado ou predeterminado ou definido ou com base em um algoritmo determinado ou predeterminado, algoritmo de aprendizado de máquina ou conjunto de condições ou parâmetros.

8. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador de prevenção de afastamento está configurado para acessar os dados de informação da embarcação, incluindo a geometria da embarcação e as propriedades comportamentais da embarcação, determinando se houve uma mudança correspondente nas condições meteorológicas ou ambientais dependentes, pelo menos em parte, dos dados de informação da embarcação.

9. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o ajuste aplicado ao controle do sistema de propulsão compreende um ou mais dentre: limitar uma característica de potência do sistema de propulsão, em que a característica de potência que é limitada é uma característica de potência determinada com base na posição da embarcação em relação à posição alvo; reduzir um ponto de ajuste para o sistema de propulsão determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico, em que o ponto de ajuste compreende opcionalmente um ou mais de um ponto de ajuste de potência, um ponto de ajuste de torque ou um ponto de ajuste de taxa de revolução.

10. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador está configurado de modo que o controle do sistema de propulsão seja ajustado pela limitação seletiva da característica de energia do sistema de propulsão se a potência exigida pelo sistema de propulsão estiver acima de um limite de potência.

11. Controlador, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que está configurado de modo que, quando uma ou mais condições indicativas não forem atendidas, então o controlador controla o sistema de propulsão de acordo com a diferença entre a posição determinada da embarcação e a posição alvo sem ajustar ou limitar o sistema de propulsão.

12. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o ajuste no controle do sistema de propulsão é dependente do tempo.

13. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a característica de potência compreende uma potência demandada ou uma taxa de aumento de potência demandada pelo sistema de propulsão.

14. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que está configurado para uso quando a embarcação estiver em uso em águas rasas.

15. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador está configurado para fornecer um alarme ou outro indicador quando o controlador aplicar o ajuste ao controle do sistema de propulsão e/ou o controlador está configurado de modo que a operação do controlador para aplicar o ajuste ao controle do sistema de propulsão pode ser anulado, desativado ou cancelado manualmente.

16. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma ou cada uma das condições indicativas é indicativa de que a embarcação está em ou longe de uma posição da embarcação determinada por um sistema de determinação de posição usado para determinar a localização da embarcação e/ou na ou longe da posição alvo.

17. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das condições indicativas depende de um ou mais dentre: uma ou mais propriedades de um riser que se estende a partir do navio, por exemplo, pressão sobre o riser, uma dobra, flexão ou inclinação de pelo menos parte do riser, como uma parte superior do riser, uma parte média do riser, uma parte inferior do riser, uma junta flexível superior do riser e/ou uma junta flexível inferior do riser, estando abaixo de um valor limite; uma condição de falha sendo detectada em pelo menos um dos propulsores, ou em um sensor, ou um motor, ou um mecanismo; uma condição detectada por um monitor de cabeça de poço; uma localização da embarcação determinada a partir de pelo menos um tipo de sistema de determinação de posição sendo diferente da localização da embarcação determinada a partir de pelo menos um tipo diferente de sistema de determinação de posição; uma demanda, ou taxa de aumento na demanda, do sistema de propulsão estando acima de um limite condicional resultante de uma mudança na posição que esteja acima de um limite de distância ao longo de um período de tempo predeterminado ou determinado; a demanda, ou taxa de aumento na demanda, do sistema de propulsão estando acima de um limite, enquanto a corrente da embarcação está abaixo de um limite; uma colisão ou colisão iminente sendo detectada ou prevista; e/ou uma operação ou força sendo aplicada à embarcação por outra embarcação, como um barco de abastecimento ou rebocador.

18. Controlador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador é ou compreende um controlador de prevenção de afastamento configurado para substituir ou modificar o controle do sistema de posicionamento dinâmico por um controlador do sistema de posicionamento dinâmico.

19. Controlador, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o controlador de prevenção de afastamento é funcional ou fisicamente distinto do controlador do sistema de posicionamento dinâmico.

20. Controlador, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o controlador de prevenção de afastamento e o controlador do sistema de posicionamento dinâmico são integrados no mesmo sistema ou unidade.

21. Sistema de posicionamento dinâmico para uma embarcação compreendendo o controlador conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 20, caracterizado pelo fato de que compreende uma comunicação ou é configurado para se comunicar com um sistema de propulsão da embarcação para controlar o sistema de propulsão da embarcação durante o posicionamento dinâmico da embarcação.

22. Sistema de posicionamento dinâmico, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende ou está sendo configurado adicionalmente para se comunicar com o pelo menos um sensor de controle, pelo menos um banco de dados e/ou pelo menos um servidor remoto ou serviço meteorológico para determinar as condições meteorológicas e/ou ambientais.

23. Método para posicionamento dinâmico de uma embarcação, caracterizado pelo fato de que compreende: determinação de uma posição de uma embarcação em relação a uma posição alvo; controle de um sistema de propulsão da embarcação com base na posição determinada da embarcação em relação à posição alvo; determinar se uma ou mais condições indicativas foram atendidas; e aplicar seletivamente e/ou não aplicar um ajuste ao controle do sistema de propulsão determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico ou que teria sido determinado pelo sistema de posicionamento dinâmico, o ajuste sendo aplicado seletivamente e/ou não aplicado dependendo de uma ou mais condições indicativas; em que: pelo menos uma das condições indicativas depende de dados meteorológicos ou ambientais.

24. Produto de programa de computador, caracterizado pelo fato de que compreende instruções legíveis por computador que, quando implementadas em um computador ou em um controlador de um sistema de posicionamento dinâmico, fazem com que o computador ou o controlador implemente o método conforme definido na reivindicação 23.