BR202015004641U2 - ferramenta de limpeza permanente para risers de plataformas petrolíferas - Google Patents

Abstract

resumo ferramenta de limpeza permanente para risers de plataformas petrolíferas o presente modelo de utilidade pertence ao setor tecnológico de manutenção de plataformas de petróleo e gás e refere-se, mais especificamente, a uma ferramenta de limpeza permanente para risers de plataformas petrolíferas. a solução proposta para a ferramenta diz respeito a um equipamento a ser instalado em linhas de produção e exportação de petróleo e gás (risers rígidos ou flexíveis) que utilizam a energia gerada pela oscilação das ondas e do nível do mar com o objetivo de limpar constantemente e remover as larvas que originam incrustações maiores (cracas) na superfície destes tubos. a ferramenta consiste basicamente em um sistema flutuante que ficará instalado permanentemente sobre cada riser (1) e as boias (2) que compõe o sistema, interligadas através de cabos de aço (3), geram um atrito suficiente para a constante limpeza da superfície dos risers. esse atrito decorre da variação do nível do mar devido às ondas causadas pela movimentação de massas de águas marinhas. as boias são constituídas internamente de escovas (4) que realizam a remoção da biologia marinha que adere nas superfícies úmidas e submersas, e o mecanismo de limpeza atua por meio de movimentos verticais até a profundidade onde a iluminação natural permite o crescimento da larva. as boias serão projetadas de forma bipartida para que possam ser instaladas ao redor de cada tubo. os materiais utilizados para a confecção do equipamento e a geometria calculada a partir do projeto, garantirão uma vida útil coincidente com a vida útil do próprio riser tornando dispensável qualquer tipo de manutenção. 1/1

Description

FERRAMENTA DE LIMPEZA PERMANENTE PARA RISERS DE PLATAFORMAS PETROLÍFERAS Setor tecnológico do modelo de utilidade [01] De uma maneira geral o presente modelo de utilidade pertence ao setor tecnológico de manutenção de plataformas de petróleo e gás e se refere, mais especificamente, a uma ferramenta de limpeza permanente para risers de plataformas petrolíferas.

Estado da técnica conhecido [02] Atualmente o petróleo retirado das camadas suboceânicas (pós-sal e pré-sal) é transportado às plataformas flutuantes através de risers. Os risers são basicamente tubos muito longos e formados por várias camadas de distintos materiais que possibilitam o transporte de petróleo em águas ultra profundas. O projeto aqui descrito vem ao encontro de um problema recorrente aos risers que diz respeito à limpeza e raspagem para inspeção destes equipamentos, realizadas normalmente por mergulhadores especializados, porém essa atividade traz elevados riscos à vida destes profissionais.

[03] As entidades certificadoras como a Agência Nacional do Petróleo (ANP) exigem que periodicamente sejam realizadas inspeções de classe nos risers flexíveis e rígidos das plataformas. Para qualquer tipo de inspeção, é necessário remover incrustações marinhas (cracas) que se formam na capa externa do riser para que assim se tenha acesso à superfície a ser inspecionada. Esta inspeção é realizada por mergulhadores qualificados e a remoção das incrustações acaba tornando o processo custoso financeiramente, além de ser demorada e insalubre para o mergulhador que realiza o processo, a raspagem dos risers acaba danificando o revestimento deles, podendo eventualmente comprometer o funcionamento do componente, exigindo-se a troca do mesmo.

[04] Existem métodos preventivos para redução do crescimento de vida marinha em plataformas afastadas da costa, que consistem na aplicação de camadas de material não-ferroso (polímeros) nas superfícies de pontes e tubulações que acabam por eliminar a formação de cracas, reduzindo esforços longitudinais e transversais na plataforma, assim como reduzindo a corrosão da parte superficial da estrutura subaquáticas. Esse procedimento dispende de alto valor financeiro e acaba gerando dificuldades no momento de inspeção.

[05] Encontram-se métodos alternativos de limpeza de tubulações risers como a patente de invenção PI 0903349-1 A2 que consiste em um veículo de operação submersa, mais especificamente um aparelho de empuxo positivo para limpeza e inspeção de tubulações. Este é acoplado manualmente em torno do riser, permitindo tanto a realização de inspeções, limpeza e raspagem enquanto se move ao longo do riser. Esse mecanismo é dotado de componentes de baixa densidade e se desloca para baixo através da ação de hélices acionadas por servomotores, e retorna à superfície pelo empuxo positivo de sua própria estrutura. O sistema apresenta dificuldades na limpeza de partes do riser que possuem variação de diâmetro, requer de um alto custo de fabricação e também de complexidade de operação, necessitando de operador especializado para realizar a tarefa, apresentando ainda complicações na inspeção durante a limpeza devido às partículas de matéria orgânica que ficam suspensas na água e prejudicam a visualização.

[06] Outra variação deste sistema é a patente de invenção PI 0605010-7 A2 que corresponde a um equipamento para limpeza e inspeção externa de risers flexíveis movido a gás comprimido, o processo, assim como o citado acima, possui desvantagens na limpeza de risers que possuem variação de diâmetro, e dificuldade de inspeção durante a limpeza, além de necessitar de constante reabastecimento de gás para a sua movimentação.

[07] Dentre as alternativas para limpeza de risers também é possível destacar um sistema de limpeza que possuí um disco intermediário que realiza a limpeza do riser conforme movimenta-se. O movimento ocorre através de um mecanismo que atua na inversão do sentido no momento em que o dispositivo alcança a extremidade final do riser, não necessitando de combustível, porém possuí restrições para alguns tipos de plataformas e problemas na limpeza de segmentos da tubulação que possuem variação de diâmetro.

[08] A utilização de água pressurizada é outra possibilidade para a limpeza de equipamentos, o sistema pode ser utilizado para limpeza, monitoramento e corte de equipamentos a partir de seu deslocamento realizado através de controle remoto. Possuí diversos diâmetros para trabalho e sua alta eficiência de limpeza e controle rotativo de atuação são uma vantagem apesar de sua fabricação ser de alto custo e necessitar de complexidade no momento da operação, sendo indispensável um técnico operador especializado. No sistema também constata-se dificuldade de inspeção durante a limpeza devido às partículas de matéria orgânica.

[09] Um sistema de limpeza também utilizado consiste em uma ferramenta que em conjunto com um ROV (minissubmarino), faz a limpeza de componentes de equipamentos offshore. Esta ferramenta possuí o design de hélice ou escova sendo vantajosa devido sua velocidade de atuação, porém é de alto valor financeiro e necessita de operador qualificado para a operação.

[010] A patente de invenção “Self-Cleaning” US 2014/0130273 A1 consiste em sistema de limpeza formado por anéis compostos por rolos de borracha, que utiliza o movimento das marés para impulsionar o dispositivo, apresenta um tempo de uso limitado com ocorrência de quebra prematura dos conectores e difícil manutenção de componentes.

[011] Com isso, a partir de todos os inconvenientes existentes nos sistemas e equipamentos atualmente utilizados, descritos acima no estado da técnica, é visível a existência de uma lacuna na criação de um equipamento que dispense a necessidade de mergulhadores ou especialistas em operações com equipamentos tecnológicos para limpeza de risers, bem como uma forma de excluir aplicação de motores e sistemas eletrônicos para equipamentos sofisticados, assim como abster-se da necessidade de métodos preventivos, diminuindo substancialmente o custo do processo.

Novidades e objetivos do modelo de utilidade [012] Com o objetivo de sanar as falhas do estado atual da técnica destacadas a cima, a presente patente de invenção visa propor uma solução para o problema principal de formação de cracas marinhas que se aderem na capa externa dos risers de plataformas petrolíferas. Após ser instalada em risers de plataformas a ferramenta apresentada neste projeto tem como principal vantagem construtiva o fato de não ser necessário executar a limpeza das tubulações para posterior realização de inspeção obrigatória bianual, visto que a utilização do sistema aqui proposto evita que os crustáceos marinhos iniciem sua formação na superfície dos risers.

[013] Levando em conta a dispensabilidade da realização da limpeza, o processo de inspeção se torna muito mais rápido e acessível. Como este procedimento é realizado atualmente por mergulhadores, ou por equipamentos tecnológicos, o tempo de serviço e de exposição do mergulhador ao risco da operação é reduzido e as despesas do processo como um todo são sensivelmente atenuadas.

[014] Outra vantagem destacada é a sustentabilidade do sistema, já que não necessita de energia externa para seu funcionamento, visto que se alimenta apenas da oscilação das ondas para realizar seu movimento para o processo de limpeza. A despesa com o funcionamento desta ferramenta se torna então muito baixa ou muitas vezes nula. Não há no sistema equipamentos elétricos, somente sistemas de flutuação e de empuxo que utilizarão um atrito controlado para manter a superfície livre das larvas embrionárias das cracas, sem que danifique a capa polimérica externa do riser.

[015] A durabilidade do equipamento fruto deste relatório é compatível com a durabilidade do próprio riser, de forma que com o sistema de limpeza instalado, não será mais necessária a substituição do mesmo até haver a troca do próprio riser. O fato de se ter o equipamento instalado e constantemente em ação devido ao movimento das ondas, facilita o processo. Ressalta-se que, devido a forma construtiva do sistema de limpeza, não se faz necessário desinstalar o conjunto para a realização da inspeção, não representando tempo adicional ao processo de inspeção.

[016] O resultado da limpeza também é superior, visto que o procedimento manual do mergulhador pode danificar a superfície externa do riser, muitas vezes mascarando os resultados da inspeção a ser realizada. O equipamento aqui proposto não danifica a superfície externa e apresenta vantagem no fato de não permitir que a larva da craca se quer inicie seu processo de desenvolvimento. Tornando-se, também, dispensável a espera para a inspeção logo após a limpeza devido à dificuldade de visualização devido a partículas de matéria orgânica desprendidas do riser após o processo de limpeza.

[017] Além dos benefícios acima apresentados não utiliza-se nenhuma espécie de reagentes químicos para o procedimento, somente o atrito, não tendo por sua vez nenhum impacto ambiental no ecossistema local.

Descrição dos desenhos anexos [018] A fim de que o presente modelo de utilidade seja plenamente compreendido e levada à prática por qualquer técnico deste setor tecnológico, a mesma será descrita de forma clara, concisa e suficiente, tendo como base os desenhos anexos, que a ilustram e subsidiam abaixo listados: [019] Figura 1 representa a forma com que a ferramenta de limpeza será instalada ao redor do riser.

[020] Figura 2 representa em detalhe a ligação entre uma boia e outra através de elementos rígidos ou flexíveis (cabos de aço, cordas ou barras).

[021] Figura 3 representa a configuração da ferramenta de limpeza ao redor do riser com escovas dispostas no interior das boias.

[022] Figura 4 representa a configuração de união entre escova e boia e a área de contato destas com o próprio riser.

Descrição detalhada do modelo de utilidade [023] A Figura 1 representa como será instalada a ferramenta para limpeza permanente ao redor de linhas de produção e exportação de petróleo/gás (1) e como se dará a configuração desta quanto a sobreposição de bóias em variadas profundidades ligadas através de cabos.

[024] O sistema da ferramenta é composto de: boias semi-submersíveis e submersíveis (2), com densidades relativas específicas para cada profundidade a qual a mesma deverá ficar posicionada, bipartidas; estrutura de escovas ou vassouras na parte interior de cada boia (4); e cabos de aço, cordas ou barras (3) (dependendo da profundidade da boia e da agitação marinha local), que possuem a função de ligação entre as boias. Na solução proposta, os cabos de aço, cordas ou barras (3) serão os responsáveis pela transmissão do movimento vertical entre as diversas boias em diferentes profundidades. A solução em questão ainda apresenta encaixe articulado (5) para fixação dos cabos de aço, cordas ou barras (3), estes montados por interferência mecânica à estrutura da boia.

[025] As diversas boias semi-submersíveis e submersíveis (2), bipartidas são montadas em forma de anéis em torno do riser (1) e são dispostas igualmente distanciadas através dos cabos, cordas ou barras (3). A distância entre as boias será igual ou menor que a amplitude média do swell das ondas na região na qual a ferramenta está instalada. Preferencialmente a distância na qual as boias são dispostas varia entre 1,0 m e 2,0m, ainda mais preferencialmente, esta distância é de 1.5m. As boias serão montadas até a profundidade na qual há a incidência do surgimento de cracas na superfície do riser.

[026] As boias terão uma estrutura de escovas ou vassouras (4) na sua parte interior, de forma que o contato entre as boias e o riser (1) se dê através destas escovas. Essas são responsáveis pela raspagem e limpeza constante da superfície do riser, já que estão permanentemente em movimento devido ao movimento das ondas, evitando que a larva das cracas se fixe no riser. As diversas boias, dispostas em diferentes profundidades, estarão fixas entre si através de cabos de aço, cordas ou barras (3) que transmitirão o movimento vertical de todo o conjunto.

[027] A configuração acima descrita ilustra a maneira com que serão resolvidos os problemas existentes atualmente no que diz respeito à existência de uma ferramenta para limpeza permanente de tubulações de linhas de produção e exportação de petróleo e gás (r/sers), com uma relação custo-benefício excelente para produção. Isso se verifica, já que reduz consideravelmente o tempo de trabalho e exposição ao risco de mergulhadores, bem como dispensa o uso de máquinas dotadas de motores ou necessitadas de especialistas específicos para operação, fatores os quais elevam substancialmente o valor do processo. A solução descrita também dispensa a aplicação de produtos químicos ou de camada de polímeros para evitar a formação de crustáceos na superfície do riser, assim como dispensa a manutenção da ferramenta permanente.

[028] É importante salientar que as figuras e descrição realizadas não possuem o condão de limitar as formas de execução do conceito inventivo ora proposto, mas sim de ilustrar e tornar compreensíveis as inovações conceituais reveladas nesta solução. Desse modo, as descrições e imagens devem ser interpretadas de forma ilustrativa e não limitativa, podendo existir outras formas equivalentes ou análogas de implementação do conceito inventivo ora revelado e que não fujam do espectro de proteção delineado na solução proposta.

[029] Tratou-se no presente relatório descritivo de um aperfeiçoamento no processo de limpeza de risers de plataformas petrolíferas, dotado de novidade, ato inventivo, suficiência descritiva, aplicação industrial e, consequentemente, revestido de todos os requisitos essenciais para a concessão do privilégio pleitado.

REIVINDICAÇÕES

Claims (2)

1 - FERRAMENTA DE LIMPEZA PERMANENTE PARA RISERS DE PLATAFORMAS PETROLÍFERAS que consiste em uma ferramenta de limpeza que utiliza a energia gerada pela variação das ondas e do nível do mar caracterizada por ser constituída de boias semi-submersíveis e submersíveis (2), bipartidas, em formato de anéis, interligadas por cabos (3) fixados em encaixe articulado (5) e dotadas internamente de escovas (4).

2 - FERRAMENTA DE LIMPEZA PERMANENTE PARA RISERS DE PLATAFORMAS PETROLÍFERAS, de acordo com a reivindicação 1, e ainda caracterizada por ser permanente e confeccionada em material com durabilidade compatível ao material do próprio r/'ser(1).