BR112021020051B1 - Método de instalação de riser submarino de configuração de onda - Google Patents

Abstract

instalação de risers submarinos. a presente invenção refere-se a um método de instalar um riser submarino de configuração de onda de tubo flexível não ligado que compreende abaixar o riser progressivamente para dentro do mar a partir de um navio de instalação ao mesmo tempo em que suspende um peso maciço alongado em uma forma de catenária, que compreende os primeiro e segundo membros que se estendem para cima a partir de uma porção de fundo conjunta. uma extremidade superior do primeiro membro, na extremidade distal do peso maciço, é fixada ao riser e uma extremidade superior do segundo membro, em uma extremidade proximal do peso maciço, é suspensa a partir de um guincho ou guindaste do navio. ao abaixar o riser a partir do navio, a carga de peso aplicada ao riser pelo peso maciço é controlada por ajustar os comprimentos relativos dos primeiro e segundo membros do peso maciço.

Description

[001] A presente invenção refere-se à instalação de risers sub marinos. A presente invenção refere-se particularmente à instalação de risers que têm um perfil de curvatura reversa intermediário que define uma curva em arco, como risers de configuração lazy wave. A presente invenção aborda a necessidade de simplificar e acelerar a instalação de tais risers, especialmente onde um peso maciço é usado em conjunto com flutuabilidade para conferir a forma curvada desejada durante a instalação.

[002] Um riser submarino conecta uma tubulação no fundo do mar à superfície para transportar fluidos entre esses locais. Em particular, os fluidos de produção contendo petróleo e/ou gás fluem pelo riser para uma instalação de superfície, como uma plataforma ou um navio flutuante de produção, armazenamento e descarga (FPSO). Reciprocamente, outros fluidos, como água ou produtos químicos, podem fluir pelo riser em um ou mais tubos paralelos para apoiar a produção submarina de petróleo e gás. Os cabos de alimentação e de dados também podem se estender ao longo do riser para alimentar, controlar e monitorar as instalações submarinas.

[003] Várias arquiteturas ou configurações de riser são conheci das na técnica e descritas em padrões adotados pela indústria de petróleo e gás submarina, por exemplo, no DNV (Det Norske Veritas) Offshore Standard DNV-OS-F201 intitulado Dynamic Risers. A seleção de uma configuração de riser envolve uma compensação entre vários fatores, notavelmente: peso da catenária; dinâmica do mar, incluindo correntes; fadiga; materiais; profundidade da água; método de instalação; quociente de vazão; e, claro, o custo.

[004] Um riser na forma de uma catenária suspensa é a configu- ração de riser mais simples, menos cara e mais fácil de instalar. No entanto, em águas profundas, a tensão de topo é alta em virtude do comprimento e, portanto, do peso do riser que está suspenso entre a superfície e o fundo do mar. Além disso, uma catenária suspensa é suscetível a danos em virtude do movimento da embarcação ou plataforma de suporte, impulsionada pela dinâmica do mar. O risco de danos é especialmente grande em torno do ponto de toque ou TDP do riser, entre a parte suspensa do riser e o restante do riser que fica no fundo do mar.

[005] Por estas razões, um riser de configuração em S ou riser de configuração de onda é preferida em algumas situações. Em cada caso, uma porção do riser é levantada em um local intermediário entre o fundo do mar e a superfície para adotar uma curvatura reversa convexa voltada para cima que define uma curva em arco. O suporte intermediário aplicado à curva em arco reduz a tensão superior e ajuda a desacoplar o TDP do riser a partir do movimento do navio ou plataforma de suporte.

[006] Risers de configuração em S são caracterizados por um arco submarino ou boia que é ancorado ao fundo do mar para suportar a curva em arco. Em uma configuração do tipo lazy-S, um riser não é restringido no TDP, enquanto em um riser em configuração do tipo steep-S, um riser é restringido no TDP por uma estrutura de base submarina.

[007] Por outro lado, risers de configuração em onda suportam a curva em arco com flutuabilidade ligada ao riser. A flutuabilidade é adicionada ao anexar uma série de módulos de flutuabilidade ao longo de um comprimento substancial do riser para modificar a curvatura do riser e, portanto, para definir a forma, tamanho e posição da curva em arco. Opcionalmente, o peso pode ser adicionado permanentemente ou temporariamente ao riser em uma ou em ambas as extremidades da curva em arco para atingir uma forma de onda desejada.

[008] Analogamente aos risers de configuração em S, um riser com uma configuração lazy wave não é restringido no TDP, enquanto um riser com uma configuração steep wave é restringido no TDP por uma estrutura de base submarina. Uma configuração pliant wave também é conhecida, na qual uma âncora submarina controla o TDP. Assim, ao contrário de uma configuração steep wave, a tensão em um riser de configuração pliant wave é transferida para a âncora e não para uma estrutura de base submarina no TDP.

[009] Em princípio, configurações em S ou configurações em on da podem ser adotadas para risers rígidos fabricados em tubo de aço ou feitos de materiais compósitos de polímero reforçado. No entanto, configurações em S ou configurações em onda são preferencialmente adotadas para risers flexíveis feitos de tubo flexível. Vantajosamente, as configurações em S ou configurações em onda reduzem a tensão e a fadiga aos quais um tubo flexível é particularmente suscetível.

[0010] Embora risers rígidos tenham flexibilidade para dobrar ao longo de seu comprimento, eles não devem ser confundidos com risers de tubo flexível, uma vez que esse termo é entendido na técnica. O tubo flexível não ligado (muitas vezes abreviado simplesmente como tubo flexível) é caracterizado por uma estrutura composta em camadas que compreende camadas de polímero e uma carcaça de aço ou camadas de armadura. O tubo flexível tem um raio mínimo de curvatura (MBR) vantajosamente pequeno, mas se esse MBR for excedido, a parede do tubo falhará irreparavelmente. O tubo flexível também é vulnerável a falhas sob cargas compressivas.

[0011] A complexidade da instalação de risers de configuração em S significa que risers de configuração em onda são preferidos sempre que possível, assumindo que uma catenária suspensa mais simples não é prática.

[0012] Uma desvantagem dos risers de configuração de onda sur ge durante a sua instalação, em particular quando enfrentam o desafio de forçar ou iniciar o aparecimento da curva em arco sem dobrar excessivamente e tensionar o tubo flexível. Nesse aspecto, o tubo flexível é leve e facilmente defletido quando imerso na água do mar, especialmente quando suportado por módulos de flutuação. Portanto, é necessário controlar o tubo contra movimentos indesejados e deflexão impulsionados pelo empuxo flutuante para cima e pela dinâmica do mar. É particularmente importante evitar cargas compressivas no tubo abaixo do tensionador do vaso de instalação que aplica a tensão de retenção ao tubo. Isso é feito anexando temporariamente pelo menos um peso maciço ao tubo submerso. O peso maciço normalmente compreende comprimentos de corrente pesada ou fio, por exemplo, um feixe de correntes de amarração.

[0013] Um método de instalação convencional para um riser flexí vel de configuração em onda é resumido no diagrama de fluxo da Figura 1. O método envolve, em 10, o lançamento de uma catenária de tubo flexível ao desenrolar progressivamente e lançar o tubo no mar. Em 12, é feita uma determinação de que um comprimento suficiente do tubo foi lançado no mar. Então, em 14, os módulos de flutuação são montados em intervalos ao longo do tubo em posições que correspondem à curva em arco desejada. O tubo é abaixado em forma de catenária até que, em 16, seja determinado que os módulos de flutuação principais estão submersos. Então, em 18, um peso maciço é abaixado na água em um fio de elevação, conectado a um colar no tubo abaixo dos módulos de flutuação principais em 20 e desconecta- do do fio de elevação em 22 de modo que seu peso total seja suspenso do tubo. O peso maciço compensa o impulso para cima do tubo e os módulos de flutuabilidade para segurar o tubo em uma forma de catenária com inclinação acentuada conforme a instalação avança ainda mais em 24.

[0014] Quando o processo de instalação está quase completo e a localização correta e a forma da curva em arco estão prontas para serem alcançadas, o peso maciço é reconectado a um fio de elevação, separado do colar no tubo em 26 e recuperado. Isso permite o impulso flutuante dos módulos de flutuabilidade para formar a forma curva em arco final do riser.

[0015] Uma desvantagem do método de instalação convencional é a necessidade de operações extras de embarcação, em particular a necessidade de uma embarcação de suporte adicional para lidar com o peso maciço. A embarcação de apoio é necessária tendo em vista da alta carga do peso maciço e a complexidade das manobras de instalação e recuperação.

[0016] A este respeito, a Figura 2 mostra uma instalação de super fície exemplificada por um FPSO 28 e um navio de instalação 30 que coloca um riser flexível 32, eventualmente para ser entregue ao FPSO 28. O navio de instalação 30 adiciona módulos de flutuação 34 ao riser 32 quando o riser 32 é lançado na água. Um navio de suporte 36 é mostrado ao lado do navio de instalação 30 no processo de anexar um peso maciço 38 ao riser 32. O navio de instalação 30 e o navio de suporte 36 operam respectivos ROVs 40 para monitorar e ajudar com as operações submarinas necessárias.

[0017] A utilização do navio de apoio adicional 36 é indesejável por vários motivos, nomeadamente: custo operacional; imobilização de bens de capital; dependência de uma janela meteorológica adequada; e a necessidade de gerenciar os riscos de segurança associados à proximidade do navio de apoio 36 ao navio de instalação 30. A instalação é, portanto, possível apenas em estados de mar limitados.

[0018] Gerenciar o uso seguro do navio de suporte 36 complica e atrasa o processo de instalação, o que aumenta ainda mais o custo e o risco de interrupção devido ao mau tempo. A este respeito, as Figuras 3 e 4 mostram como o riser 32 se move entre a superfície 42 e o fundo do mar 44 durante as etapas que estão tipicamente envolvidas, respectivamente, em instalar e recuperar o peso maciço 38. A mudança de posição do riser 32 é notada pela sequência dos sufixos 32A, 32B e assim por diante.

[0019] Na Figura 3, a primeira etapa da instalação do peso maciço 38 é interromper o assentamento do riser 32A e a instalação dos módulos de flutuação 34 no riser 32A. Em seguida, o assentamento é aumentado pelo navio de instalação 30 assentando o riser 32B e se movendo para frente para abrir espaço para o navio de suporte 36 se aproximar. O navio de apoio 36 então conecta o peso maciço 38 ao riser 32C por meio de um colar 46 no riser 32C abaixo dos módulos de flutuação 34 e então se afasta novamente. Finalmente, o navio de instalação 30 se move para trás e levanta o riser 32D para continuar assentando o riser 32D enquanto instala os módulos de flutuação no riser 32D.

[0020] Na Figura 4, a primeira etapa de recuperação do peso ma ciço 38 é pausar o assentamento do riser 32E na medida em que o navio de suporte 36 se aproxima. Em seguida, o navio de suporte 36 recupera o peso maciço 38, ao destacar o peso maciço 38 do colar 46. Consequentemente, o empuxo flutuante para cima dos módulos de flutuabilidade 34 forma uma curva em arco 48 no riser 32F. Finalmente, o navio de suporte 36 se move para longe antes que o navio de instalação 30 ajuste o assentamento e continue a assentar o riser 32G.

[0021] Normalmente, a instalação de um riser de configuração lazy wave 32 deve ser interrompida por um período de doze a dezesseis horas para a instalação do peso do maciço 38 e novamente, por um período semelhante, para a recuperação do peso do maciço 38. Consequentemente, o uso de um peso maciço 38 adiciona mais de um dia inteiro à operação de instalação do riser. Esta é uma desvantagem cara, já que os custos operacionais diários combinados do navio de instalação 30 e do navio embarcação de apoio 36 serão normalmente de centenas de milhares de dólares americanos. Além disso, o custo geral para o projeto de instalação pode ser muito maior se uma janela climática adequada for perdida como resultado de tal atraso.

[0022] Em alguns casos específicos, a seção de tubo na qual os módulos de flutuação são instalados é tão curta que sua extremidade traseira precisa ser passada por cima de uma torre de assentamento do navio de instalação para permitir que um comprimento adicional de tubo seja assentado. Esta manobra é demorada e, portanto, aumenta ainda mais a duração da operação de instalação do riser.

[0023] Outra desvantagem de usar um navio de apoio adicional é que pode ser necessário ancorar o riser temporariamente ao fundo do mar. Isso ocorre porque aumentar o assentamento aumenta a força horizontal que atua no riser no TDP.

[0024] Uma outra desvantagem do método de instalação conven cional é que, uma vez que o peso maciço é instalado no riser, não há maneira fácil de controlar a carga estática aplicada pelo peso maciço ao riser.

[0025] A bainha externa de um riser de tubo flexível pode escorre gar durante a operação de instalação demorada e especialmente durante a remoção e recuperação do peso maciço enquanto o tubo flexível é preso entre tensores. A bainha externa também pode ser danificada devido aos ângulos superiores elevados necessários para a operação de instalação.

[0026] WO 2011/099869 e WO 2015/192899 divulgam como um riser de configuração lazy wave pode ser instalado onde uma plataforma flutuante já está presente. Isso significa que um navio de apoio pode ser omitido porque um guindaste na plataforma pode ser usado como uma ferramenta de instalação. Neste último documento, a plataforma é deslocada para que o navio de instalação possa permanecer a uma distância segura da plataforma. No entanto, o deslocamento de uma plataforma é muitas vezes impossível porque a plataforma pode não ser uma estrutura flutuante ou pode já estar conectada a outros risers.

[0027] Uma plataforma também é empregada em WO 2017/095228 e WO 2017/095229 ao instalar um riser de configuração pliant wave. Várias linhas controlam a seção de transição onde o riser toca o fundo do mar, com uma forma curva em arco. O uso de várias linhas aumenta o risco de choque ou emaranhamento. Além disso, como o controle da forma do riser está faltando, há o risco de o tubo flexível ser danificado.

[0028] US 2011/274501 descreve um método para a montagem de uma plataforma operacional para um fluido em um corpo de água.

[0029] Neste contexto, a presente invenção reside em um método de instalação de um riser submarino de configuração de onda. O método compreende: suspender o riser a partir de um navio de instalação; suspender um peso maciço alongado em uma forma catenária que compreende primeiro e segundo membros que se estendem para cima a partir de uma porção inferior conjunta, com uma extremidade superior do primeiro membro, em uma extremidade distal do peso maciço, sendo anexada ao riser e uma extremidade superior do segundo membro, em uma extremidade proximal do peso maciço, sendo suspenso de um guincho ou guindaste do navio de instalação; e, enquanto abaixa o riser progressivamente para o mar a partir do navio de ins-talação, controlar uma carga de peso aplicada pelo peso maciço ao riser ajustando comprimentos relativos dos primeiro e segundo membros do peso maciço.

[0030] O ajuste dos comprimentos relativos do primeiro e do se gundo membros pode envolver o ajuste dos níveis relativos das extre- midades distais e proximais do peso maciço.

[0031] Vantajosamente, o riser pode ser abaixado de modo contí nuo ou colocado no fundo do mar de modo contínuo enquanto a carga de peso aplicada ao riser pelo peso maciço é variada.

[0032] Convenientemente, um guincho ou guindaste do navio de instalação pode ser usado para ajustar os comprimentos relativos do primeiro e do segundo membros.

[0033] Os comprimentos relativos do primeiro e do segundo mem bros podem ser ajustados ao ajustar as velocidades de abaixamento relativas do riser e da extremidade superior do segundo membro.

[0034] O peso maciço pode ser dobrado ao longo de seu compri mento em torno de uma curva que define a porção inferior. Por exemplo, o peso maciço pode compreender elos como uma corrente e pode ser dobrado por articulação entre esses elos.

[0035] O método da presente invenção pode incluir a etapa preli minar de fixar a extremidade distal do peso maciço ao riser, por exemplo, via um colar do riser. A extremidade distal do peso maciço pode ser fixada de modo adequado ao riser embaixo dos módulos de flutuação que são fixados à porção de curva em arco do riser.

[0036] Os módulos de flutuação podem ser fixados de modo con veniente à porção de curva em arco do riser a bordo do navio de instalação. Então, a porção de curva em arco portando os módulos de flutuação pode ser submersa sob tensão no riser, cuja tensão é aplicada ao riser pelo peso maciço do peso maciço. Posteriormente, por exemplo, quando todos os módulos de flutuação ao longo da porção de curva em arco foram submersos, a tensão no riser pode ser reduzida por encurtar o peso maciço do peso maciço. Isso permite que o empuxo flutuante para cima dos módulos de flutuação submersos ao longo da porção de curva em arco forme a curva em arco no riser.

[0037] Após a curva em arco ser formada, o peso maciço pode ser destacado a partir do riser e recuperado para o navio de instalação. De modo mais geral, o navio de instalação pode suportar a carga de peso total do peso maciço antes, durante e após a fixação do peso maciço ao riser. Assim, vantajosamente, o peso maciço pode ser abaixado e recuperado para o navio de instalação usando seu guincho ou guindaste.

[0038] Para resolver os problemas da técnica anterior descritos acima, a presente invenção proporciona uma nova metodologia para instalação, remoção e controle da carga estática total no colar de peso maciço de um riser flexível. Para fazer isso, a presente invenção manipula um dispositivo de peso maciço em uma forma de catenária dupla. O dispositivo de peso maciço é conectado em uma extremidade ao colar do peso maciço, na outra extremidade, a um guincho ou guindaste a bordo do navio de assentamento. O dispositivo de peso maciço pode, por exemplo, ser feito de correntes de amarração, um cabo pesado ou uma combinação de ambos.

[0039] A presente invenção elimina a necessidade de navios de suporte, desse modo reduzindo os custos e os riscos de uma operação de instalação do riser. A presente invenção também elimina a necessidade de parar a operação de assentamento de tubos para permitir a instalação ou recuperação do dispositivo de peso maciço. Isso economiza um tempo valioso.

[0040] O controle preciso do peso maciço durante cada etapa da operação permite a possibilidade de aumentar os limites do estado do mar. Assim, a presente invenção também permite que a operação de instalação do riser ocorra em estados de mar significativamente mais elevados do que é possível na técnica anterior. A presente invenção também alcança reduções notáveis nas cargas compressivas experimentadas pelo riser e no fator de amplificação dinâmica (DAF) e na tensão superior estática exercida pelo riser.

[0041] O mesmo dispositivo de peso maciço pode ser usado para quantas viagens forem necessárias. Além disso, não há necessidade de uma ancoragem temporária para o tubo riser.

[0042] Durante a instalação dos módulos de flutuação, o navio de instalação pode implantar o peso maciço e conectar o mesmo ao colar de peso maciço. A outra extremidade da catenária dupla é conectada a um guincho ou guindaste a bordo do navio de instalação.

[0043] O peso total maciço abaixo do colar do peso maciço pode ser ajustado assentando ou enrolando em um cabo de guincho ou guindaste durante a operação. A quantidade de peso maciço suportado pelo colar de peso maciço pode ser otimizada por meio de análise para cada etapa da operação, visando a altura de onda significativa máxima permitida (Hs).

[0044] Uma vez que a configuração de lazy wave desejada é al cançada durante o assentamento do tubo, o peso maciço pode ser recuperado. A desconexão do peso maciço do colar do peso maciço pode ocorrer sempre que for melhor e mais conveniente para a operação. A operação não precisa ser pausada e não há necessidade de aumentar o assentamento.

[0045] Em suma, a presente invenção resolve vários problemas sofridos pelas técnicas da técnica anterior para a instalação do riser de configuração de onda, nomeadamente reduzindo o tempo gasto e os custos de instalação e remoção de pesos maciços, bem como reduzindo os riscos envolvidos na operação.

[0046] As modalidades da presente invenção implementam um método para criar a curva em arco de um riser flexível de configuração de onda. O método compreende as etapas a seguir: conectar uma primeira extremidade de um peso maciço a um guincho; abaixar o riser flexível e montar as boias no riser flexível enquanto desengata o guincho; conectar a segunda extremidade do peso maciço ao riser flexível abaixo das boias; abaixar o riser flexível e criar a curva em arco ao mesmo tempo, assentando o tubo flexível e puxando ou liberando o peso maciço; e desconectar a segunda extremidade do peso maciço.

[0047] O riser completo pode, por exemplo, ter uma configuração lazy wave.

[0048] O peso maciço é adequadamente alongado e pode com preender pelo menos uma corrente.

[0049] Um colar de peso maciço pode ser acoplado ao riser flexí vel para conectar o peso maciço ao riser flexível.

[0050] Em suma, a presente invenção proporciona um método de instalação de um riser submarino de configuração de onda de tubo flexível não ligado. O método compreende abaixar o riser progressivamente no mar a partir de um navio de instalação enquanto suspende um peso maciço alongado em uma forma de catenária que compreende primeiro e segundo membros que se estendem para cima a partir de uma porção inferior conjunta. Uma extremidade superior do primeiro membro, em uma extremidade distal do peso maciço, é fixada ao riser e uma extremidade superior do segundo membro, em uma ex-tremidade proximal do peso maciço, é suspensa de um guincho ou guindaste do navio. Ao abaixar o riser do navio, a carga de peso aplicada ao riser pelo peso maciço é controlada ajustando os comprimentos relativos dos primeiro e segundo membros do peso maciço.

[0051] Para descrever os antecedentes da técnica anterior, já foi feita referência às Figuras 1 a 4 dos desenhos anexos, em que:

[0052] A Figura 1 é um diagrama de fluxo de um método da técni ca anterior para instalar um riser;

[0053] A Figura 2 é uma vista em perspectiva esquemática de um navio de assentamento de tubo e um navio de suporte no processo de instalar um riser para conexão a um FPSO, usando um método de instalar ou recuperar um peso maciço como ilustrado na Figura 1;

[0054] A Figura 3 é uma vista lateral que exemplifica o movimento do riser na coluna de água através de etapas típicas de instalação de peso maciço como é conhecido na técnica anterior; e

[0055] A Figura 4 corresponde à Figura 3, mas exemplifica o mo vimento do riser na coluna de água através de etapas típicas de recuperação de peso maciço como é conhecido na técnica anterior.

[0056] A fim de que a presente invenção possa ser mais facilmen te compreendida, será feita agora referência, a título de exemplo, aos desenhos anexos nos quais:

[0057] A Figura 5 é um diagrama de fluxo de um método de insta lação de riser de acordo com a presente invenção; e

[0058] As Figuras 6 a 10 são uma sequência de vistas laterais de um navio de assentamento de tubo instalando um riser de acordo com o método ilustrado na Figura 5.

[0059] O diagrama de fluxo da Figura 5 apresenta um método da presente invenção. As etapas 10, 12, 14 e 16 são iguais às etapas numeradas de forma correspondente do método da técnica anterior mostrado na Figura 1. Assim, em 10, um riser de tubo flexível é progressivamente desenrolado a bordo de um navio de instalação e lançado a partir desse navio para dentro o mar. Quando uma determinação é feita, em 12, que um comprimento suficiente do riser foi lançado no mar, módulos de flutuação iniciais são montados no riser, em 14, espaçados ao longo de uma porção de curva em arco do riser que formará a curva em arco desejada. A porção de curva em arco pode, por exemplo, ter algumas centenas de metros de comprimento. O abaixamento do riser continua até que, em 16, seja feita uma determinação de que os módulos de flutuação principais estão submersos.

[0060] O método mostrado na Figura 5 difere daquele mostrado na Figura 1 em que, em 50, uma primeira extremidade proximal de um peso maciço alongado é conectada a um guincho a bordo do navio de instalação. Então, depois de assentar o cabo do guincho em 52 para suspender o peso maciço na água abaixo do navio de instalação, uma segunda extremidade distal oposta do peso maciço é conectada ao colar do riser abaixo dos módulos de flutuação principais submersos em 54.

[0061] O fio do guincho é adicionalmente desenrolado na medida em que o tubo, com módulos de flutuação fixados ao longo da porção de curva em arco, é abaixado ainda mais na água em 56.

[0062] Ao ser preso ao riser, o peso maciço aplica uma carga de peso ao riser. Em virtude da presente invenção, essa carga de peso é aumentada gradualmente para manter a tensão no riser e para superar o aumento do empuxo flutuante agregado na medida em que mais módulos de flutuabilidade são puxados para baixo da água com o riser avançando para baixo.

[0063] Quando os módulos de flutuação ao longo da porção de curva em arco do riser foram todos puxados debaixo da água no riser e atingiram a profundidade apropriada, a carga de peso aplicada pelo peso maciço ao riser é gradualmente reduzida. Para fazer isso, a carga de peso do peso maciço é transferida progressivamente do riser para o cabo do guincho, fazendo com que a tensão no cabo do guincho aumente.

[0064] Reduzir a carga de peso aplicada ao riser desta forma per mite o empuxo flutuante dos módulos de flutuação ao longo da porção de curva em arco para formar a curva em arco desejada no riser em 58.

[0065] Quando formação da curva em arco está completa, a ex tremidade distal do peso maciço é destacada a partir do riser em 60 de modo que o peso maciço pode ser elevado de volta para o navio de instalação.

[0066] O método ilustrado na Figura 5 será agora explicado em mais detalhes com referência às Figuras 6 a 10 dos desenhos, nos quais numerais similares são usados para características similares.

[0067] As Figuras 6 a 10 mostram um navio de instalação 30 na superfície 42 no processo de assentar um riser 32 de tubo flexível. O riser 32 se estende a partir da superfície 42 para o fundo do mar 44. Esses desenhos não estão em escala: na prática, a profundidade da água entre a superfície 42 e o fundo do mar 44 será tipicamente muito maior do que é mostrado aqui.

[0068] Como é convencional, o navio de instalação 30 compreen de uma instalação de armazenamento de tubos na forma de carrosséis sob o convés 62 neste exemplo, uma torre vertical 64 e um guincho de abandono e recuperação (A&R) 66.

[0069] O tubo flexível do riser 32 é armazenado em um ou ambos os carrosséis 62 em um arranjo em espiral antes de ser elevado a um nível intermediário da torre de assentamento 64. A partir daí, o riser 32 é lançado para baixo na água em um eixo de lançamento vertical, por exemplo, através de um moonpool no casco do navio de instalação 30.

[0070] Como é também convencional, a torre de assentamento 64 compreende um sistema tensor que suporta o peso suspenso do riser 32 ao mesmo tempo em que controla o movimento para baixo do riser 32 ao longo do eixo de lançamento. Se necessário, a torre 64 pode ser inclinada a partir da vertical para que o eixo de lançamento tenha inclinação correspondente. Módulos de flutuação 34 são fixados ao riser 32 a bordo do navio de instalação 30 quando o riser 32 é lançado na água.

[0071] As Figuras 6 a 10 também mostram um peso maciço alon gado e flexível 38 que é dobrável ao longo de seu comprimento. Neste exemplo, o peso maciço 38 compreende elos articulados na forma de uma corrente pesada. Uma extremidade proximal do peso maciço 38 é suspensa do guincho A&R 66 em um fio A&R 68. Por outro lado, uma extremidade distal do peso maciço 38 é suspensa a partir de um colar 46 ou outra estrutura de suporte no riser 32.

[0072] O efeito de suspender o peso maciço 38 de suas extremi dades desta forma é pendurar o peso maciço 38 em uma forma cate- nária não só a partir da torre de assentamento 64, mas também do guincho A&R 66 do navio de instalação 30. O navio de instalação 30 suporta a carga de peso total do peso maciço 38 em toda a carga, mas essa carga é compartilhada entre os tensores da torre de assentamento 64 e o guincho A&R 66.

[0073] Ao compartilhar a carga de peso do peso maciço 38 entre a torre de assentamento 64 e o guincho A&R 66 em proporções variáveis, a presente invenção permite o controle fino contínuo da carga do peso que é aplicada pelo peso maciço 38 ao riser 32, sem interrupção, durante toda a operação de instalação do riser. Além disso, como o peso maciço 38 é sempre suportado pelo navio de instalação 30, não há necessidade de um navio de suporte adicional para lidar com o peso maciço 38 ou, portanto, para interromper a operação de instalação do riser para permitir a abordagem de tal navio.

[0074] A forma de catenária do peso maciço 38 compreende os primeiro e segundo membros 70, 72 que se estendem para cima a partir de uma porção inferior conjunta 74. Uma extremidade superior do primeiro membro 70, na extremidade distal do peso maciço 38, é fixada ao riser 32 através do colar 46. Por outro lado, uma extremidade superior do segundo membro 72, em uma extremidade proximal do peso maciço 38, é suspensa a partir do guincho A&R 66 através do fio A&R 68.

[0075] Ao abaixar o riser 32 do navio de instalação 30, a carga de peso aplicada pelo peso maciço 38 ao riser 32 pode ser ajustada de modo contínuo ajustando os comprimentos relativos dos primeiro e segundo membros 70, 72 do peso do aglomerado 38. Assim, há uma mudança correspondente nos níveis relativos das extremidades distal e proximal do peso maciço 38. Para permitir esta mudança, o peso maciço 38 dobra em torno de uma curva que define a porção inferior 74 e é movido longitudinalmente em qualquer direção em torno dessa curva. A este respeito, é feita referência às Figuras 6 e 7.

[0076] O ajuste da carga de peso aplicada pelo peso maciço 38 ao riser 32 pode ser alcançado de várias maneiras. Por exemplo, o fio A&R 68 pode ser assentado mais rapidamente do que o riser 32 é abaixado pelos tensores na torre de assentamento 64, o que aumenta o comprimento do primeiro membro 70 do peso maciço 38 e, assim, aplica uma carga de peso maior para o riser 32 conforme a tensão no fio A&R 68 diminui. Isso é mostrado na Figura 7. Por outro lado, o primeiro membro 70 do peso maciço 38 pode ser encurtado baixando o riser 32 mais rapidamente do que o fio A&R 68 é assentado. Isso reduz a carga de peso aplicada pelo peso maciço 38 ao riser 32 e, correspondentemente, aumenta a tensão no fio A&R 68 na medida em que o segundo membro 72 do peso maciço 38 se alonga. Isso é mostrado na Figura 6.

[0077] Será evidente que ajustes semelhantes podem ser feitos movendo o riser 32 quando o fio A&R 68 está estacionário ou vice- versa, ou mesmo invertendo a direção do riser 32 ou do fio A&R 68 para levantar os mesmos temporariamente em direção ao navio de instalação 30.

[0078] Na prática, a carga de peso do peso maciço 38 é suportada exclusivamente pelo guincho A&R 66 até que a extremidade distal do peso maciço 38 seja fixada ao colar 46 do riser 32. Então, parte da carga de peso do peso maciço 38 é transferido gradualmente para o riser 32, como mostrado na Figura 6. Isso mantém a tensão no riser 32 ao contrabalançar o empuxo flutuante dos módulos de flutuação submersos 34. Na medida em que o riser 32 é abaixado ainda mais na água e mais dos módulos de flutuação 34 estão submersos como resultado, mais da carga de peso do peso maciço 38 é transferida gradualmente para o riser 32, como mostrado na Figura 7. Isso compensa o aumento da força de empuxo flutuante agregada dos módulos de flutuação 34.

[0079] Quando todos os módulos de flutuação 34 necessários para suportar a curva em arco 48 foram puxados para baixo da água no riser 32 e atingiram a profundidade apropriada, a carga de peso aplicada pelo peso maciço 38 ao riser 32 é gradualmente reduzida. Isso é feito transferindo gradualmente a maior parte da carga de peso do peso maciço 38 de volta a partir do riser 32 para o fio A&R 68, por exemplo, puxando para cima o fio A&R 68. Isso permite que o impulso flutuante para cima dos módulos de flutuabilidade 34 inicie a curva em arco 48 no riser 32, como mostrado na Figura 8 e de forma ampliada na Figura 9.

[0080] Quando o fio A&R 68 retomou o transporte da carga de pe so total do peso maciço 38, a extremidade distal do peso maciço 38 pode ser destacada a partir do colar 46 do riser 32. O peso maciço 38 pode então ser recuperado para o navio de instalação 30 para possível reutilização em outros risers.

[0081] De modo conveniente, o peso do bloco 38 pode ser desta cado a partir do riser 32 em qualquer estágio, sem exigir que a operação de instalação do riser seja interrompida. Por exemplo, a Figura 10 mostra o peso maciço 38 ainda preso ao riser 32, com uma porção menor de sua carga de peso suportada pelo riser 32, na medida em que o navio de instalação 30 avança para continuar colocando o riser 32 e para continuar formando a configuração lazy wave do riser 32 incluindo a curva em arco 48.

[0082] Muitas variações são possíveis dentro do conceito inventi vo. Por exemplo, o peso maciço pode ser suportado por um guindaste do navio de instalação, em vez de por um guincho.

Claims (15)

1. Método de instalação de riser submarino de configuração de onda (32), compreendendo: suspender o riser (32) a partir de um navio de instalação (30); caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda: suspender um peso maciço alongado (38) em uma forma de catenária compreendendo os primeiro e segundo membros (70, 72) que se estendem para cima a partir de uma porção de fundo conjunta, com uma extremidade superior do primeiro membro (70), na extremidade distal do peso maciço (38), sendo fixada ao riser e uma extremidade superior do segundo membro (72), em uma extremidade proximal do peso maciço (38), sendo suspensa a partir de um guincho ou guindaste (66) do navio de instalação (30); e ao abaixar o riser (32) progressivamente para dentro do mar a partir do navio de instalação (30), controlar uma carga de peso aplicada pelo peso maciço (38) ao riser (32) por ajustar os comprimentos relativos dos primeiro e segundo membros (70, 72) do peso maciço (38); em que o método compreende ainda fixar os módulos de flutuação (34) a uma porção de curva em arco (48) do riser (32) a bordo do navio de instalação (30).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende usar o guincho ou guindaste (66) para ajustar os comprimentos relativos dos primeiro e segundo membros (70, 72).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende ajustar os comprimentos relativos dos primeiro e segundo membros (70, 72) por ajustar velocidades de abaixamento relativas do riser (32) e da extremidade superior do segundo membro (72).

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende dobrar o peso maciço (38) ao longo de seu comprimento em torno de uma curva que define a porção de fundo.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende dobrar o peso maciço (38) por articulação entre os elos do peso maciço (38).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende fixar a extremidade distal do peso maciço (38) ao riser (32).

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende fixar a extremidade distal do peso maciço (38) ao riser (32) por meio de um colar (46) do riser (32).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende submergir a porção de curva em arco (48), portando os módulos de flutuação (34), sob tensão no riser (32) aplicada ao riser (32) pelo primeiro membro (70) do peso maciço (38).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende reduzir a tensão no riser (32) por encurtar o primeiro membro (70) do peso maciço (38), permitindo que o empuxo flutuante para cima dos módulos de flutuação (34) submersos ao longo da porção de curva (48) em arco forme a curva em arco no riser (32).

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende fixar a extremidade distal do peso maciço (38) ao riser (32) embaixo dos módulos de flutuação (34) que são fixados à porção de curva em arco (48) do riser (32).

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende assentar o riser (32) no fundo do mar (44) de modo contínuo ao mesmo tempo em que varia a carga de peso aplicada ao riser (32) pelo peso maciço (38).

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ajustar os comprimentos relativos dos primeiro e segundo membros (70, 72) por ajustar os níveis relativos das extremidades distal e proximal do peso maciço (38).

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o navio de instalação (30) suporta toda a carga de peso do peso maciço (38) antes, durante e após a fixação do peso maciço (38) ao riser (32).

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o peso maciço (38) é abaixado a partir de e recuperado para o navio de instalação (30) usando o guincho ou guindaste (66) do navio de instalação (30).

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende destacar o peso maciço (38) a partir do riser (32) e recuperar o peso maciço (38) para o navio de instalação (30).