BR112021010035A2 - incorporação de estruturas em tubulações enroladas - Google Patents

Abstract

INCORPORAÇÃO DE ESTRUTURAS EM TUBULAÇÕES ENROLADAS. A presente invenção refere-se a um método de união de uma estrutura (48) a uma tubulação cheia de água (16) a bordo de uma embarcação com enroladores (12), uma porção de extremidade de reboque (16A) da tubulação é suspensa na vertical sobre uma torre de carretéis (10). A água é drenada da extremidade de reboque enquanto é retida em uma porção inclinada (16C) da tubulação que se estende da torre para um carretel (22) da embarcação, e em uma porção enrolada da tubulação enrolada sobre o carretel. A estrutura é unida a uma extremidade de reboque da tubulação depois de inserir um pig (38) na extremidade de reboque através da extremidade de reboque. O bombeamento de água adicional para uma extremidade principal da tubulação no enrolador impulsiona o pig da extremidade de reboque para uma conduta (50) da estrutura enquanto inunda a extremidade de reboque. Isto expulsa o ar através de uma porta da estrutura que ficou preso na extremidade da porção de reboque entre o pig e a estrutura.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “INCOR- PORAÇÃO DE ESTRUTURAS EM TUBULAÇÕES ENROLADAS”.

[0001] Esta invenção aborda os desafios da incorporação de estruturas como acessórios de tubulação em tubulaçãos cheias com um fluido pressurizante como a água. A principal aplicação da invenção é a instalação offshore de tubulação revestida mecanicamente pelo método de carretel, em que a tubulação é bobinada para transporte e não bobinada para instalação.

[0002] As operações de enrolamento envolvem o bobinamento ou enrolamento de um tubo contínuo formado por elementos soldados em um carretel de um recipiente de enrolamento dedicado, a ser desbobinado ou desenrolado subsequentemente durante o enrolamento de uma tubulação no mar. A embarcação compreende pelo menos um carretel de transporte e uma torre ou rampa de colocação que compreende um endireitador e várias guias para guiar a tubulação para o mar depois de desenrolar e endireitar.

[0003] De tempos a tempos, um acessório de tubulação, que normalmente compreende uma válvula e/ou um conector apoiado por uma estrutura, tem de ser incorporado e instalado com uma tubulação enrolada.

[0004] Um método convencional para incorporar um acessório de extremidade de tubulação em uma tubulação enrolada, tal como uma terminação de extremidade de tubulação (PLET) ou um lançador/receptor de pigs, envolve enrolar o comprimento de tubulação necessário até ao acessório e depois soldar a estrutura do acessório a uma extremidade da tubulação.

[0005] Pode ser conveniente enrolar tubulações mais longas a fim de reduzir o número de viagens que um navio de carretel tem de fazer entre um cais de carga costeiro e um local de instalação offshore. Uma tubulação mais longa como esta pode exigir a instalação de acessórios não só nas extremidades da tubulação, mas também em linha em locais intermrdiários ao longo da tubulação. Nesse caso, a tubulação é cortada em uma estação de trabalho na torre, após o alisador, e a estrutura acessória é soldada entre as extremidades cortadas da tubulação.

[0006] Da mesma forma, pode ser conveniente para um recipiente de carretel de transporte de primeiro e segundo tubulações bobinadas em série no mesmo carretel, se a capacidade do carretel for suficiente. Uma junção de transição efetua a transição entre tubulações de lagartas sucessivas que têm características diferentes, tais como diâmetros diferentes. A junta de transição é cortada antes de abandonar a extremidade superior da primeira tubulação para o fundo do mar e, em seguida, iniciar a instalação da segunda tubulação. Os acessórios da extremidade da tubulação podem ser adicionados à extremidade cortada de um ou de ambos as tubulações.

[0007] As tubagens nominalmente rígidas têm flexibilidade suficiente para serem dobradas se for observado um raio de curvatura mínimo. Quando se enrola, a curvatura estende-se para além dos limites elásticos em deformação plástica da tubagem que deve ser recuperada por processos de endireitamento subsequentes durante a colocação.

[0008] A deformação por flexão de um tubo sobre a bobinagem e o desenrolamento desenvolve tensões e tensões consideráveis na parede do tubo, incluindo a ovalização em seção transversal. Surgem problemas particulares ao dobrar um tubo revestido, que podem ser necessários para manusear fluidos de poços contendo agentes corrosivos, tais como sulfureto de hidrogênio e cloretos.

[0009] Um tubo revestido compreende tipicamente um tubo exterior de aço de baixo carbono, de parede grossa, de alta resistência, e de baixa liga de carbono, revestido com uma luva de revestimento de parede fina de uma liga resistente à corrosão (CRA). As mangas de revestimento de plástico são também conhecidas. A tubagem exterior resiste à curvatura durante o enrolamento e desenrolamento, e resiste à pressão hidrostática quando está debaixo de água. Pelo contrário, a luva interior proporciona pouca resistência mecânica, sendo apenas alguns milímetros de espessura, mas protege o tubo exterior dos constituintes corrosivos dos fluidos transportados pelo tubo em uso.

[0010] A utilização de dois materiais diferentes desta forma reconhece que um tubo produzido inteiramente de material resistente à corrosão seria proibitivamente caro e, no entanto, poderia carecer das propriedades mecânicas essenciais que são fornecidas pela parede exterior forte de um tubo revestido.

[0011] Os tubos bimetálicos revestidos com CRA assumem duas formas. A primeira é um tubo 'revestido', no qual uma luva interna de CRA é ligada metalurgicamente ao tubo exterior. A segunda é "tubo revestido mecanicamente" ou "MLP", no qual uma interferência encaixa entre a luva do revestimento e o tubo exterior fixa a luva do revestimento sem ligação metalúrgica. Um exemplo de MLP é fornecido por H. Butting GmbH & Co. KG da Alemanha sob a marca comercial "BuBi".

[0012] Para produzir um comprimento de MLP, uma luva de revestimento tubular é inserida telescopicamente em um tubo exterior como um encaixe deslizante, e ambos são expandidos radialmente pela pressão hidráulica interna aplicada à luva de revestimento. A luva de liner em expansão sofre uma deformação plástica de saída radial para aplicar uma força de expansão radial ao tubo exterior, que sofre uma deformação plástica de saída radial ou elástica como resultado. Uma vez relaxada a pressão interna, o encolhimento elástico radialmente para dentro do tubo exterior sobre a luva de liner expandida plasticamente provoca uma ligação mecânica entre o tubo exterior e a manga de liner.

[0013] O MLP se beneficia de um processo de produção econômico que o torna muito menos dispendioso do que os tubos revestidos. Isto pode poupar dezenas de milhões de dólares americanos em um grande projeto submarino, considerando os muitos quilômetros de tubos revestidos que podem ser necessários. No entanto, o MLP é susceptível a problemas durante a bobinagem e desenrolamento que dificultam a sua utilização em aplicações de bobinas. Especificamente, sob deformação por flexão, o tubo exterior de parede grossa pode ser estruturalmente estável, enquanto a luva de revestimento interior de parede fina com menor resistência ao escoamento sofre uma deformação significativa sob a ação combinada de flexão e pressão externa do tubo exterior. Esta deformação manifesta-se como encurvadura ou enrugamento da luva do revestimento, especialmente em torno da curva intrados ou interna da curva da tubagem. Uma luva de liner enrugada pode dificultar o fluxo suave dos fluidos do poço, pode diminuir a vida de fadiga devido à concentração de tensão, e pode impedir um pig efetivo da tubulação.

[0014] Tendo em conta o problema do enrugamento, a presente invenção preocupa-se principalmente com o MLP, em oposição aos tubos revestidos de metalurgia para os quais o enrugamento - pelo menos do liner - não é um tal desafio. A invenção diz igualmente respeito aos tubos revestidos de plástico. Tanto o MLP como os tubos revestidos de plástico caracterizam-se pela possibilidade de deslizamento longitudinal localizado da luva do revestimento em relação ao tubo exterior, quando a deformação do tubo revestido é dobrada, com a consequente deformação indesejável da manga do revestimento manifestada como enrugamento. No entanto, em um sentido amplo, a invenção também poderia ter benefícios ao curvar tubos revestidos e, na verdade, ao curvar tubos sem revestimento, se a curvatura for tal que dê origem a uma deformação interna indesejada da parede do tubo.

[0015] O enrugamento dos intrados de uma curva de um tubo durante a dobragem é um fenômeno bem conhecido. Normas como ASME B31.3, API 5L e DNV-OS-F-101 recomendam que o enrugamento deve ser atenuado escolhendo uma parede de tubo de espessura adequada. Contudo, esta abordagem não pode ser aplicada a tubos de parede dupla revestidos em que a parede exterior é concebida principalmente para resistência mecânica, mas a parede interior é concebida principalmente para resistência à corrosão, e é produzida de um material com menor resistência ao escoamento.

[0016] Os WO 2008/072970, WO 2010/010390 e WO 2011/051218 abordam o problema do enrugamento do liner enchendo pelo menos uma parte substancial de uma tubulação forrada com um fluido pressurizado como a água. No entanto, ligar uma estrutura como um acessório de tubulação é complexo quando a tubulação é preliminarmente enchida com um líquido pressurizado. Por exemplo, a pressão tem de ser reduzida ao cortar a tubulação e o líquido tem de ser repressurizado na tubulação enrolada antes de o desentupidor poder reiniciar. Há também necessidade de gerir e reduzir a presença de ar nos tubulaçãos antes da repressurização, o que, de outra forma, poderia minar os benefícios do procedimento em termos de atenuação de rugas.

[0017] O GB 2553837 divulga um método de enchimento e pressurização de uma tubulação utilizando um pig dentro da tubulação. No entanto, este método funciona melhor se a água fluir através do pig, o que limita a taxa de fluxo de água e atrasa assim o procedimento. A este respeito, quaisquer atrasos são indesejáveis, porque os recipientes de transporte são bens de capital extremamente valiosos que custam centenas de milhões de dólares americanos para adquirir, e centenas de milhares de dólares americanos por dia para operar.

[0018] O WO 2018/051191 divulga a utilização de uma porta na estrutura acessória para reabastecer a tubulação com líquido e para reprimir o líquido. No entanto, isto não é tão eficiente como os métodos que usam pigs dentro da tubulação para repressurização. O atrito dos pigs com a superfície interna da tubulação permite uma melhor gestão dos diferenciais de alta pressão.

[0019] Neste contexto, a invenção reside em um método de união de uma estrutura a uma tubulação enrolada, cujo método é realizado a bordo de uma embarcação enrolada para permitir a comunicação fluida entre a tubulação e uma conduta da estrutura alinhada com o lúmen da tubulação. O método compreende:

[0020] suspensão de uma porção de extremidade de reboque da tubulação em uma orientação vertical sobre uma torre de carretel do recipiente, sendo a tubulação inicialmente enchida substancialmente com um líquido pressurizante sob pressão elevada;

[0021] despressurização do líquido pressurizante na tubulação;

[0022] drenagem do líquido de pressurização da extremidade de reboque enquanto retém o líquido de pressurização em uma porção inclinada da tubulação que se estende da torre para um carretel da embarcação, e em uma porção enrolada da tubulação enrolada no carretel;

[0023] inserção de um pig na extremidade de reboque através de uma extremidade de reboque da tubulação, de preferência a um nível espaçado para cima a partir da extremidade de reboque;

[0024] união de uma estrutura à extremidade de reboque da tubulação; e

[0025] bombeamento do líquido pressurizante adicional para uma extremidade de condução da tubulação no carretel para inundar a extremidade de reboque e impulsionar o pig da extremidade de reboque para a conduta da estrutura, expelindo assim através de uma porta do ar da estrutura que ficou retido na extremidade de reboque entre o pig e a estrutura.

[0026] O pig pode, por exemplo, ser impelido ao longo da conduta e contra uma tampa de pressão da estrutura que suporta a porta. A aspiração de uma bomba pode ser aplicada simultaneamente à porta.

[0027] O método da invenção então compreende ainda o bombeamento de líquido pressurizante adicional através da porta e para dentro da conduta da estrutura para impulsionar o pig para a extremidade de condução da tubulação. Uma quantidade de líquido de pressurização que é conduzida à frente do pig pode ser expelida através da extremidade dianteira da tubulação. Mais uma vez, a sucção de uma bomba pode ser aplicada simultaneamente à extremidade dianteira da tubulação.

[0028] O pig pode ser impelido para a porção enrolada da tubulação enrolada no carretel, caso em que a tubulação pode ser subsequentemente desenrolada do carretel enquanto o pig permanece na porção enrolada da tubulação. O desenrolamento e endireitamento da tubulação é preferencialmente concluído antes de o pig passar a torre de enrolamento, e mais preferencialmente enquanto o pig permanece na porção enrolada da tubulação.

[0029] O ar pode ser conduzido à frente do pig enquanto o pig é impelido para a extremidade de condução da tubulação, que o ar ficou preso entre a porção inclinada da tubulação e o pig na extremidade de reboque da tubulação. Pelo menos parte do ar que é impelido à frente do pig pode ser expelido através da extremidade dianteira da tubulação.

[0030] O método da invenção pode então incluir ainda a re-

pressurização do líquido pressurizante e a descida da estrutura a partir do recipiente enquanto se desprende a tubulação assim pressurizada do carretel.

[0031] Preliminarmente, a tubulação pode ser cortada sob a extremidade de reboque para definir a extremidade de reboque. Por exemplo, a tubulação pode ser uma combinação de seções de tubulação com espigões sequenciais unidas por uma junta de transição que é cortada para definir a extremidade de reboque.

[0032] O líquido pressurizante pode ser parcialmente despressurizado antes de se cortar a tubulação. Nesse caso, o líquido de pressurização parcialmente despressurizado pode ser retido na tubulação com um pig de retenção localizado na extremidade de reboque acima da extremidade de reboque. O pig de retenção pode então ser expulso da extremidade de reboque, bombeando líquido de pressurização adicional para a extremidade de condução da tubulação sob pressão elevada.

[0033] As concretizações da invenção implementam um método para ligar uma estrutura a uma tubulação enrolada cheia de um líquido pressurizante, aqui exemplificado como água. O método compreende as seguintes etapas: drenar uma seção vertical da tubulação situada em uma rampa ou torre deitada; cortar a tubulação e dar acesso à extremidade cortada de uma seção superior da tubulação; ligar temporariamente um lançador de pigs em uma extremidade da seção superior da tubulação; avançar pelo menos um pig a alguns metros na tubulação; remover o lançador de pigs e soldar a estrutura à tubulação; bombear água a partir da extremidade da tubulação enrolada no carretel; encher novamente a seção vazia e empurrar o pig até uma tampa da estrutura; pressurizar a seção superior da tubulação enrolada; e reiniciar a colocação normal da tubulação.

[0034] Uma etapa de injeção de água da tampa da estrutura,

empurrando substancialmente o pig para dentro da tubulação, pode ser realizada antes da pressurização da tubulação enrolada.

[0035] Em suma, em um método de acordo com a invenção para unir uma estrutura a uma tubulação cheia de água a bordo de uma embarcação de carretéis, uma extremidade de reboque da tubulação é suspensa na vertical em uma torre de carretéis. A água é drenada da extremidade de reboque enquanto é retida em uma porção inclinada da tubulação que se estende da torre para um carretel da embarcação, e em uma porção enrolada da tubulação enrolada sobre o carretel. A estrutura é unida a uma extremidade de reboque da tubulação depois de inserir um pig na porção da extremidade de reboque através da extremidade de reboque. O bombeamento de água adicional em uma extremidade de condução da tubulação no carretel impulsiona o pig da porção da extremidade de reboque para uma conduta da estrutura enquanto inunda a porção da extremidade de reboque. Isto expulsa o ar através de uma porta da estrutura que ficou preso na extremidade de reboque entre o pig e a estrutura.

[0036] Em princípio, a invenção fornece um método de união de uma estrutura a uma tubulação para a comunicação fluida entre a tubulação e um conduto da estrutura. O método compreende: drenar uma extremidade de reboque da tubulação de um líquido pressurizante enquanto retém o líquido pressurizante em outras partes da tubulação; inserir um pig na extremidade de reboque através de uma extremidade de reboque da tubulação; unir a estrutura à extremidade de reboque da tubulação; e introduzir líquido pressurizante adicional através de uma extremidade de condução da tubulação em oposição à extremidade de reboque. O líquido pressurizante adicional inunda a extremidade de reboque e conduz o pig da extremidade de reboque para a conduta da estrutura. Isto expulsa, através da estrutura, substancialmente todo o ar que ficou retido na extremidade de reboque entre o pig e a estrutura.

[0037] A fim de que a invenção possa ser mais facilmente compreendida, será agora feita referência, a título de exemplo, aos desenhos que a acompanham:

[0038] A Figura 1 é uma vista lateral de uma torre de carretéis de uma embarcação de carretéis, suportando uma porção de corte livre ou extremidade de reboque de uma tubulação cheia de água;

[0039] A Figura 2 é uma vista lateral esquemática da torre de carretéis da Figura 1, em combinação com um carretel da embarcação de carretéis sobre a qual a tubulação é enrolada;

[0040] A Figura 3 corresponde à Figura 1, mas mostra uma ferramenta de carregamento de pigs presa temporariamente à extremidade livre da tubulação;

[0041] A Figura 4 é uma vista seccional do instrumento de carregamento de pigs mostrado como Detalhe IV na Figura 3, contendo um pig sob a forma de um comboio de elementos de pig;

[0042] A Figura 5 é uma perspectiva de um elemento de um comboio de pigs que pode ser lançado na tubulação utilizando a ferramenta de carregamento de pigs da Figura 4;

[0043] A Figura 6 corresponde à Figura 2, mas mostra a ferramenta de carregamento de pigs acoplada à extremidade livre da tubulação, como também é mostrado na Figura 3;

[0044] A Figura 7 corresponde à Figura 6, mas mostra um pig colocado pela ferramenta de carregamento de pigs a poucos metros acima na tubulação a partir da extremidade livre;

[0045] A Figura 8 corresponde à Figura 7, mas mostra um acessório terminal ligado ao final da tubulação;

[0046] A Figura 9 é uma vista lateral em corte do acessório terminal mostrado esquematicamente na Figura 8 no final da tubulação e contendo o pig que foi colocado na tubulação, como mostrado na

Figura 7, utilizando a ferramenta de carregamento de pigs das Figuras 3 e 6;

[0047] A Figura 10 é uma contrapartida esquemática da Figura 9, no contexto mais amplo da torre de carretéis e do carretel da embarcação de carretéis;

[0048] A Figura 11 corresponde à Figura 10, mas mostra o pig conduzido ao longo da tubulação a partir do acessório terminal para um carretel da tubulação enrolada no carretel;

[0049] A Figura 12 corresponde à Figura 13, mas mostra a tubulação a ser colocada à medida que o carretel gira e o acessório terminal é baixado em direção ao mar;

[0050] A Figura 13 é uma vista lateral do acessório terminal suspenso da tubulação, mostrando também uma corrente de iniciação pendurada por baixo do acessório, prestes a ser lançada ao mar em conjunto;

[0051] A Figura 14 é uma vista frontal do acessório terminal e da cadeia de iniciação da Figura 13 suspensa da tubulação, agora debaixo de água na coluna de água entre a superfície e o fundo do mar; e

[0052] A Figura 15 é uma vista lateral do acessório terminal que se aproxima do fundo marinho, com a cadeia de iniciação já acoplada a uma fundação submarina.

[0053] Referindo-se primeiramente às Figuras 1 e 2, estes desenhos mostram uma rampa ou torre 10 de uma embarcação de colocação de tubos 12 em uma configuração de colocação de tubos. A torre 10 é mostrada aqui em uma orientação vertical, mas também pode ser inclinada para uma orientação não vertical, mas ainda vertical, para outras operações de colocação de tubos. A torre 10 pode também ser inclinada mais para uma configuração rebaixada para carregamento e durante o trânsito da embarcação 12.

[0054] Tal como é convencional, a torre de carretéis 10 suporta um sistema tensor 14. Outras características convencionais da torre de carretel 10, tais como um sistema de endireitador, foram omitidas destes desenhos editados e simplificados.

[0055] Uma tubulação forrada 16 curva sobre um alinhador 18 no topo da torre de carretel 10, como mostra a Figura 2. Uma extremidade livre ou extremidade de reboque 16A da tubulação 16 pende verticalmente do alinhador 18, e estende-se através do sistema tensor 14. Assim, uma extremidade livre ou extremidade de reboque 16B da tubulação 16 pendura-se sob o sistema tensor 14 em uma estação de trabalho 20 na base da torre 10, como mostra a Figura 1.

[0056] A Figura 2 mostra que uma porção obliquamente inclinada 16C da tubulação 16 se estende do alinhador 18 até um carretel 22 da embarcação 12 que gira em torno de um eixo horizontal. Uma porção maior 16D da tubulação 16 é enrolada no carretel 22 em uma série de carretéis que estão dispostos no carretel 22 lado a lado e em camadas múltiplas.

[0057] Uma extremidade de condução da tubulação 16 é acoplada ao carretal 22 para comunicação de fluidos com um distribuidor de pré- comissionamento 24 da embarcação 12 para bombear, condicionar, armazenar e fornecer um líquido pressurizante, como água ou MEG. Para este efeito, um coletor 26 no carretel 22 em comunicação de fluido com a extremidade de condução da tubulação 16 está também em comunicação de fluido com o distribuidor de pré-comissionamento 24 através de uma válvula de corte 28.

[0058] O distribuidor de pré-comissionamento 24 compreende normalmente bombas, equipamento de filtragem e um reservatório para receber ou fornecer um volume suficiente do líquido pressurizante para manter a tubulação 16 cheia, quando necessário. As bombas podem compreender uma combinação de uma bomba de alta capacidade e uma bomba de alta pressão. A bomba de alta capacidade tem uma taxa de fluxo elevada para acelerar o enchimento da tubulação 16 com o líquido de pressurização. Inversamente, a bomba de alta pressão pode pressurizar a tubulação 16 cheia a uma pressão superior à capacidade da bomba de alta capacidade, por exemplo, a uma pressão interna entre 30 e 50 bar para combater o enrugamento do liner durante o desenrolamento.

[0059] Na Figura 1, a extremidade de reboque 16A da tubulação 16 é mostrada contendo um pig de retenção 30, neste caso, compreendendo um comboio articulado de elementos de pig, e um fecho final 30 que sela a extremidade de reboque 16B da tubulação 16 fora de borda do pig 30. O pig 30 e o fecho final 32 juntos retêm um corpo de líquido pressurizante, neste exemplo, água 34, que enche todo o comprimento da tubulação 16. A água 34 dentro da tubulação 16 é um resquício do processo de enrolamento, no qual a água 34 foi pressurizada para combater o enrugamento do liner, uma vez que a tubulação 16 foi submetida a dobragem durante o seu movimento longitudinal a partir de um local de fabricação e para o carretel 22.

[0060] Nesta situação, a tubulação 16 é preparada para a colocação sendo parcialmente despressurizada antes de remover o fecho final 32 e depois repressurizando a água 34 dentro da tubulação 16 a partir da extremidade de condução na bobina 22. Isto empurra o pig 30 para uma ferramenta de remoção de pigs (não mostrada) que pode ser acoplada temporariamente à extremidade de reboque 16B da tubulação 16. Assim que o pig 30 é empurrado para fora, a tubulação 16 é totalmente despressurizada até à pressão atmosférica.

[0061] Será evidente que quando o pig 30 for removido, a água 34 na extremidade de reboque 16A da tubulação 16 irá drenar através da extremidade de reboque 16B. Isto deixa a extremidade de reboque 16A da tubulação 16 vazia de água 34 e em vez de cheia de ar, desde a extremidade de reboque 16B até ao início da porção inclinada 16C na parte superior do alinhador 18, como mostra a Figura 2. O resto da tubulação 16, nomeadamente a porção inclinada 16C e a porção maior 16D enrolada à volta do carretel 22, permanece cheia de água 34, mas essa água 34 está agora à pressão atmosférica.

[0062] Em operações análogas, uma nova extremidade de reboque 16B pode também ser formada cortando a tubulação 16 durante um processo de colocação de tubos, após o lançamento ao mar de uma porção inicial da tubulação 16. Nesse caso, não haverá pig 30 ou fecho final 32 para remover da extremidade de reboque 16B. O corte da tubulação 16 desta forma pode ser necessário quer para inserir um acessório em linha na tubulação 16, quer para colocar uma segunda tubulação que é enrolada no carretel 22 em série ponta a ponta com uma primeira tubulação. É mesmo possível que a primeira e a segunda tubulação com espiral sequencial tenham diâmetros diferentes, caso em que serão unidas por uma junta de transição cônica que também deve ser cortada ao chegar à estação de trabalho

20.

[0063] Em cada caso, o método da invenção envolverá que a ou cada tubulação 16 que permanecer no carretel 22 esteja no Estado mostrado na Figura 2 antes de se realizarem mais operações, como será agora explanado.

[0064] Passando agora, então, às Figuras 3 a 6, estes desenhos mostram uma ferramenta de carregamento de pigs 36 que está acoplada à extremidade de reboque 16B da tubulação 16. A ferramenta de carregamento de pigs 36 compreende um tubo que contém inicialmente um pig 38 para ser carregado na tubulação 16.

[0065] O pig 38 pode ser um comboio de pigs que compreende uma série articulada de elementos de pigs. Para simplificar, as referências nesta especificação a um pig 38 destinam-se a abranger um comboio de pigs que compreenda dois ou mais elementos de pigs, ou um pig que compreenda apenas um desses elementos.

[0066] Um dos elementos do pig 38, mostrado na Figura 5, compreende um eixo 40 que se estende ao longo de um eixo central longitudinal. Pares de discos de vedação resilientes 42 são agrupados em planos paralelos ortogonais ao eixo central longitudinal. Os pares de discos de vedação 42 são espaçados longitudinalmente ao longo do eixo 40.

[0067] Os discos de selagem 42 de cada par têm diâmetros exteriores diferentes. O pig 38 tem, portanto, o atributo opcional de diâmetro variável, ou seja, ser capaz de adotar um Estado lateralmente contraído quando dentro de um tubo relativamente estreito, ou um Estado lateralmente expandido quando dentro de um tubo relativamente largo. Isto equipa o pig 38 para lidar com uma situação em que dois tubulaçãos com diâmetros diferentes são unidos de ponta a ponta e enrolados sequencialmente no carretel 22.

[0068] O pig 38 pode ser impelido facilmente ao longo de uma tubulação 16 de qualquer diâmetro por pressão diferencial de fluido atuando nas respectivas extremidades do pig 38. Contudo, há selagem suficiente em torno dos discos de selagem 42 para que o pig 38 seja eficaz na deslocação de bolhas ou bolsas de ar ao longo da tubulação 16, e para manter pressão diferencial de fluido suficiente para o conseguir. O pig 38 é concebido para sustentar a pressurização sem respingos, e pode ser equipado com válvula anti-retorno, se necessário.

[0069] Um disco guia relativamente rígido 44 é montado no eixo 40 ao lado de cada par de discos de vedação 42. Os discos-guia 44 estão em planos paralelos aos discos de selagem 42. Contudo, os discos- guia 44 são ligeiramente menores do que os discos de vedação 42 no sentido radial, de modo a serem um ajuste deslizante próximo dentro da tubulação mais estreita 16. Os discos-guia 44 mantêm assim o pig 38 em relação concêntrica dentro da tubulação mais estreita 16.

[0070] Como os discos-guia de diâmetro fixo 44 não podem manter um ajuste de deslizamento semelhante dentro da tubulação mais larga 16, o pig 38 é mantido concentricamente dentro da tubulação mais larga 16 através de um sistema suplementar de apoio de rodas 46. O sistema de apoio de rodas 46 compreende conjuntos de rodas espaçados longitudinalmente ao longo do eixo 40. As rodas de cada conjunto de rodas são espaçadas angularmente em torno do eixo central longitudinal, e são apoiadas pelos respectivos braços pivotáveis que são enviesados em uma direção radialmente para fora. Assim, os braços podem dobrar-se para dentro em direção ao eixo 40 quando o pig 38 se encontra na tubulação mais estreita 16, e podem girar para fora do eixo 40 quando o pig 38 se encontra na tubulação mais larga 16.

[0071] O sistema de apoio com rodas 46 é mostrado apenas para fins ilustrativos. Outros tipos de pigs conhecidos pelos especialistas na técnica podem ser adequados para o mesmo fim.

[0072] O pig 38 é empurrado para fora da parte superior aberta da ferramenta de carregamento de pigs 36 e para dentro da tubulação 16 através da extremidade aberta de reboque 16B da tubulação 16, quer mecanicamente através de um êmbolo, ou por pressão de fluido. A Figura 7 mostra o pig 38 agora colocado dentro da extremidade de reboque 16A da tubulação 16, e a ferramenta de carregamento de pig 36 foi removida.

[0073] O pig 38 está convenientemente posicionado cerca de metade do comprimento de uma junta de tubos padrão (daí cerca de 6m) para dentro ou para cima da extremidade de reboque 16B. Isto mantém o pig 38 fora do caminho para operações de corte e soldadura a realizar na extremidade de reboque 16B e em torno desta, e, em particular, para evitar danos devido ao calor da soldadura.

[0074] Vantajosamente, a vedação entre o pig 38 e a superfície interna da tubulação 16 é suficiente para garantir que qualquer água 34 que possa derramar sobre o alinhador 18 da porção inclinada 16C da tubulação 16 para a extremidade de reboque 16A não possa alcançar a extremidade de reboque 16B, onde de outra forma poderia perturbar as operações de soldadura.

[0075] A este respeito, podem ser realizadas operações de soldadura para fixar um acessório à tubulação 16 na estação de trabalho 20. Mais especificamente, neste exemplo, o acessório é uma extremidade de tubulação 16 ou PLET 48 que é mostrado esquematicamente na Figura 8 e em detalhe na Figura 9. Em outras circunstâncias, o acessório poderia ser um acessório em linha, tal como uma estrutura em t.

[0076] O PLET 48 compreende uma conduta interna curva 50 que é alinhada e soldada à extremidade de reboque 16B da tubulação 16 para comunicação de fluidos com a tubulação 16. A conduta 50 termina em um tampão de pressão 52 de um lado da PLET 48, que será o lado mais alto quando a PLET 48 tiver sido aterrada no fundo do mar. Uma mangueira de inundação e descarga 54 é acoplada a uma porta do tampão de pressão 52 através de uma válvula de corte 56 para efetuar a comunicação do fluido entre a conduta 50 da PLET 48 e um sistema de inundação e descarga 58.

[0077] O sistema de inundação e descarga 58 é uma contrapartida do distribuidor de pré-comissionamento 24 e compreende bombas, equipamento de filtragem e um reservatório para receber ou fornecer a água 34 ou outro líquido pressurizante que é mostrado na tubulação

16. O sistema de inundação e descarga 58 pode, de fato, partilhar elementos do distribuidor de pré-comissionamento 24, ou o distribuidor de pré-comissionamento 24 pode também servir como sistema de inundação e descarga 58.

[0078] Será aparente que quando o PLET 48 tiver sido ligado à tubulação 16 como mostra a Figura 8, a extremidade vertical de reboque 16A da tubulação 16 contém volumes superiores e inferiores de ar 60, 62 que estão retidos, respectivamente, acima e abaixo do pig

38. O volume inferior de ar 62 retido na tubulação 16 abaixo do pig 38 estende-se até à conduta 50 da PLET 48.

[0079] Com referência à descrição que se segue, os desenhos esquemáticos relacionados seguem a convenção de que as válvulas de fecho 28, 56 são mostradas como brancas quando abertas e como pretas quando fechadas.

[0080] A Figura 9, e a sua contrapartida esquemática Figura 10, mostram o pig 38 agora conduzido para a conduta 50 do PLET 48 para uma posição próxima, ou adjacente, ao tampão de pressão 52. Para o conseguir, a válvula de fecho 56 na mangueira de inundação e descarga 54 está aberta. O mesmo acontece com a válvula de corte 28 entre o carretel 22 e o distribuidor de pré-comissionamento 24.

[0081] O distribuidor de pré-comissionamento 24 é ativado para bombear água 34 para a extremidade de condução da tubulação 16 no carretel 22. Opcionalmente, uma bomba no sistema de inundação e descarga 58 pode também ser ativada, no sentido contrário de gerar aspiração, para extrair ar da conduta 50 da PLET 48 através do tampão de pressão 52.

[0082] Em consequência destas ações, o nível de água 34 na porção inclinada 16C da tubulação 16 entre i carretel 22 e o alinhador 18 subirá. Esta água adicional 34 derrama sobre o alinhador 18 e na extremidade vertical da porção de reboque 16A da tubulação 16, como mostra a Figura 10, enchendo substancialmente a extremidade de reboque 16A por cima do pig 38.

[0083] Como a pressão da água 34 na tubulação 16 é aumentada com a injeção de mais água 34 na extremidade principal da tubulação 16 no carretel 22, o pig 38 é conduzido para baixo da extremidade de reboque 16A da tubulação 16 e para dentro da tubulação 50 da PLET

48. Este movimento descendente do pig 38 expulsa o volume inferior de ar 62 da tubulação 16 e da PLET 48 que estava anteriormente presa debaixo do pig 38. Este ar expelido 62 é aspirado ou bombeado através da tampa de pressão 52, ao longo da mangueira de inundação e descarga 54, e para o sistema de inundação e descarga 58.

[0084] Com o aumento da pressão, o volume superior de ar 60 que estava acima do pig 38 é comprimido como mostra a Figura 10. Esse volume superior de ar 60 é preso como uma bolsa no ápice da tubulação 16 acima do alinhador 18, na junção entre a porção da extremidade de reboque 16A e a porção inclinada 16C da tubulação

16.

[0085] Quando substancialmente todo o volume inferior de ar 62 tiver sido expulso da tubulação 16 através da conduta 50 e do tampão de pressão 52 da PLET 48, a fase seguinte da operação começa como mostrado na Figura 11. Aqui, as válvulas de corte 28, 56 na mangueira de inundação e descarga 54 e entre o carretel 22 e o distribuidor de pré-comissionamento 24 permanecem abertas, mas a direção de bombeamento é invertida. Ou seja, a ou cada bomba do sistema de inundação e descarga 58 é ativada para bombear água 34 para a conduta 50 da PLET 48 entre a tampa de pressão 52 e o pig 38. Isto eleva a pressão do fluido atuando na extremidade de reboque do pig 38 e assim conduz o pig 38 ao longo da tubulação 16 e em torno dos carretéis da tubulação 16 no carretel 22, como mostra a Figura 10 11. Potencialmente, o pig 38 pode avançar um quilômetro ou mais ao longo da tubulação 16, dependendo do comprimento da tubulação 16.

[0086] À medida que o pig 38 avança ao longo da tubulação 16, a água 34 empurrada para a frente do pig 38 flui da extremidade dianteira da tubulação 16 no carretel 22 e para a pré-colocação em serviço espalhada 24. Opcionalmente, a ou cada bomba do distribuidor de pré-comissionamento 24 também pode ser ativada, no sentido oposto de gerar sução, para retirar água 34 da extremidade dianteira da tubulação 16.

[0087] Será evidente que à medida que o pig 38 transita pelo ápice da tubulação 16 em torno do alinhador 18, recolherá o volume superior residual de ar 60 que ali permaneceu retido. O pig 38 irá empurrar esse ar 60 à sua frente à medida que se move para baixo da porção inclinada 16C da tubulação 16 e para a porção maior, enrolada 16D da tubulação 16 que é enrolada no carretel 22. Se o pig 38 avançar suficientemente na tubulação 16, pelo menos parte desse ar residual 60 pode ser expelido ou retirado da extremidade principal da tubulação 16 através do carretel 22. Em qualquer caso, o pig 38 irá apanhar o ar residual 60 no enrolador 22, assegurando assim que a maior parte do comprimento da tubulação 16, entre o pig 38 e o PLET 48, esteja substancialmente cheia de água 34 e, portanto, livre de ar.

[0088] Quando o pig 38 tiver avançado o mais longe possível ao longo da tubulação 16 e o máximo de ar possível tiver sido expulso da tubulação 16, a tubulação 16 é pressurizada. A pressurização da água 34 dentro da tubulação 16 é efetuada por bombaio a partir da recolocação em serviço espalhada 24 através da extremidade dianteira no carretel 22 e/ou por bombeamento a partir do sistema de inundação e descarga 58 que permanece ligado à conduta 50 da PLET 48 através do tampão de pressão 52. Uma vez pressurizada a tubulação 16, as válvulas de fecho 28, 56 na mangueira de inundação e descarga 54 e entre o carretel 22 e o distribuidor de pré- comissionamento 24 são fechadas como mostra a Figura 12.

[0089] A Figura 12 mostra a PLET 48 agora desligada do sistema de inundação e descarga 58, e sendo rebaixada em direção ao mar,

avançando a tubulação 16 em torno do alinhador 18 e através do sistema tensor 14. Uma linha de iniciação 64, aqui exemplificada por uma Corrente, foi anteriormente pendurada sob a PLET 48.

[0090] O carretel 22 gira à medida que a tubulação 16 avança para baixar a PLET 48, desprendendo assim progressivamente a tubulação

16. De forma vantajosa, uma vez que o pig 38 permanece dentro dos carretéis da tubulação 16 no carretel 22, o comprimento da tubulação 16 entre o pig 38 e o PLET 48, substancialmente cheio de enchimento e sem ar, abrange os locais de tensão máxima onde a tubulação 16 é desenrolada e depois passa sobre o alinhador 18 e depois através de um sistema de endireitamento na torre de enrolamento 10. Assim, a água pressurizada 34 dentro da tubulação 16 aplica pressão para fora de forma uniforme e eficaz para minimizar o enrugamento do liner onde a tubulação 16 experimenta a maior tensão e, portanto, onde o enrugamento do liner seria mais provável de ocorrer.

[0091] Passando finalmente às figuras 13 a 15, esta sequência de desenhos mostra o PLET 48 a ser preparado para instalação e depois no processo de instalação. Especificamente, a Figura 13 mostra o PLET 48 ainda na estação de trabalho 20 suspenso da extremidade de reboque da porção 16A da tubulação 16 e, por sua vez, suspendendo a linha de iniciação 64. As fundações dobradas de lama 66 do PLET 48 são evidentes nesta vista.

[0092] Na Figura 14, a PLET 48 está suspensa na coluna de água sendo assistida por um ROV 68. Na Figura 15, a PLET 48 está a aproximar-se do fundo do mar 70. Com a ajuda do ROV 68, a linha de iniciação 64 foi acoplada a uma corrente de âncora 72 de uma fundação submarina exemplificada por uma pilha de sução 74. A linha de iniciação 64 foi parcialmente colocada sobre o fundo do mar 70 e a PLET 48 será em breve também desembarcada no fundo do mar 70. Isto inicia a colocação da tubulação 16 no fundo do mar 70.

[0093] A tubulação prossegue então convencionalmente à medida que o recipiente de revestimento 12 segue o trajeto de tubulação necessário à superfície, e a tubulação não espoliada e endireitada 16 pende como uma catenária sob o recipiente 12, e permanece pressurizada. Acessórios ou acessórios em linha, tais como anodos, flutuabilidade e cintas podem ser instalados ou incorporados na tubulação 16 na estação de trabalho 20, conforme necessário.

[0094] Quando o comprimento requerido da tubulação 16 tiver passado pelo posto de trabalho 20, a tubulação 16 é despressurizada e cortada. Após a soldadura de uma estrutura terminal como uma PLET à extremidade superior cortada da seção inferior da tubulação 16, a seção inferior é abandonada para o fundo do mar 70 para posteriores operações de ligação e comissionamento a serem realizadas submarinas.

[0095] Muitas variações são possíveis dentro do conceito inventivo. Por exemplo, se a seção inferior da tubulação cortada for uma primeira tubulação e a seção superior da tubulação cortada for a extremidade de reboque de uma segunda tubulação que tenha sido colocada no carretel sequencialmente antes da primeira seção, as etapas acima indicadas a partir da Figura 2 podem ser repetidas para a segunda tubulação.

[0096] Se o pig 38 permanecer na segunda tubulação, esse pig 38 pode ser impelido para uma estrutura de terminação ligada à extremidade de reboque da segunda tubulação, de modo a expelir ar através da tampa de pressão da estrutura de terminação, como mostrado na Figura 10. No entanto, tal como o pig 38 mostrado nas Figuras 6 e 7, um pig de reserva separado pode ser inserido na extremidade de reboque da segunda tubulação antes da soldadura na estrutura de terminação. Isto é como uma contingência para evitar que a água que permanece dentro da segunda tubulação perturbe o processo de soldadura, como explanado acima.

[0097] Quando é utilizado um pig de reserva, o pig 38 pode ser impelido a entrar em contato com o pig de reserva na porção da extremidade de reboque da segunda tubulação de modo a empurrar o pig de reserva contra a tampa de pressão da estrutura de terminação de modo semelhante ao mostrado na Figura 10. Posteriormente, o pig 38 e o pig de reserva podem ser impelidos juntos ao longo da segunda tubulação, à maneira do pig 38, tal como descrito acima, com referência à Figura 11. O pig 38 e o pig de reserva podem ser engatados juntos no primeiro contato para os manter acoplados como um comboio enquanto viajam juntos ao longo da segunda tubulação a seguir.

Claims (18)

REIVINDICAÇÕES

1. Método de união de uma estrutura a uma tubulação enrolada, realizado a bordo de uma embarcação enrolada para permitir a comunicação fluida entre a tubulação e um conduto da estrutura, caracterizado pelo fato de compreender: suspensão de uma porção final de reboque em uma orientação vertical sobre uma torre de carretel da embarcação, sendo a tubulação inicialmente enchida substancialmente com um líquido pressurizante sob pressão elevada; despressurização do líquido pressurizante na tubulação; drenagem do líquido de pressurização da porção final de reboque enquanto retém o líquido de pressurização em uma porção inclinada da tubulação que se estende desde a torre até um carretel da embarcação, e em uma porção enrolada da tubulação enrolada no carretel; inserção de um pig na porção final de reboque através de uma extremidade de reboque da tubulação; união da estrutura à extremidade de reboque da tubulação; e bombeamento do líquido pressurizante adicional para uma extremidade de condução da tubulação no enrolador para inundar a extremidade de reboque e impulsionar o pig da extremidade de reboque para a conduta da estrutura, expelindo assim através de uma porta do ar da estrutura que ficou retido na extremidade de reboque entre o pig e a estrutura; seguido pelo bombeamento do líquido pressurizante adicional através da porta e para dentro da conduta da estrutura para impulsionar o pig para a extremidade de condução da tubulação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender impulsionar o pig ao longo da conduta e contra uma tampa de pressão da estrutura que suporta a porta.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de compreender aplicar simultaneamente a aspiração de uma bomba à porta.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender expelir através da extremidade de condução da tubulação uma quantidade de líquido pressurizante que é conduzida à frente do pig.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender impulsionar o pig para a porção enrolada da tubulação enrolada no carretel.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de compreender subsequentemente desenrolar a tubulação do carretel enquanto o pig permanece na porção enrolada da tubulação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de compreender completar o desenrolar da tubulação antes de o pig passar a torre de carretéis.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de compreender completar o desenrolar da tubulação, enquanto o pig permanece na porção de tubulação enrolada.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender conduzir o ar à frente do pig enquanto o pig é impelido para a extremidade de condução da tubulação, que o ar ficou preso entre a porção inclinada da tubulação e o pig na extremidade de reboque da tubulação.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender expelir através da extremidade de condução da tubulação pelo menos parte do ar que é conduzido à frente do pig.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender aplicar simultaneamente a aspiração de uma bomba à extremidade de condução da tubulação.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender inserir o pig na extremidade de reboque a um nível espaçado para cima a partir da extremidade de reboque.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de ser seguido pela repressurização do líquido pressurizante e baixar a estrutura da embarcação enquanto se desenrola a tubulação assim pressurizada do carretel.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de ser precedido pelo corte da tubulação sob a porção de extremidade de reboque para definir a extremidade de reboque.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a tubulação é uma combinação de secções de tubulação com espiral sequencialmente unidas por uma junta de transição que é recortada para definir a extremidade de reboque.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de compreender despressurizar parcialmente o líquido pressurizante antes de cortar a tubulação.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender reter o líquido pressurizado parcialmente despressurizado com um pig de retenção localizado na extremidade de reboque acima da extremidade de reboque.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender conduzir o pig de retenção para fora da extremidade de reboque, bombeando líquido pressurizante adicional para a extremidade de condução da tubulação sob pressão elevada.