BRPI0602681B1 - conjunto de manipulação de tubos, e, método para manipulação de tubos - Google Patents

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Abstract

conjunto de manipulação de tubos, e, método para manipulação de tubos um sistema de manipulação de tubos que compreende uma cremalheira para tubos amovivelmente acoplado com uma armação estacionária. a cremalheira para tudos é configurada para suportar uma pluralidade de tubos entre uma extremidade de carregamento e uma extremidade de armazenamento. a cremalheira para tubos é deslocável entre uma posição de carregamento onde a extremidade de carregamento está posicionada em um nível mais alto que a extremidade de armazenamento e uma posição de descarregamento em que a extremidade de armazenamento está posicionada em um nível mais alto que a extremidade de carregamento. um braço é rotativamente acoplado com a extremidade de carregamento da cremalheira e é configurado para se engatar com um único tubo e mover o único tubo para sua colocação sobre ou descarregar o mesmo da cremalheira para tubos.

Description

"DISPOSITIVO DE CONEXÃO E PROCESSO PARA SUBSTITUIÇÃO DE SELOS DE VEDAÇÃO" A presente invenção se refere a um dispositivo de conexão de tubos de escoamento de fluido em uma instalação submarina, particularmente em uma instalação submarina de exploração de petróleo ou gãs. TÉCNICA ANTERIOR: Dispositivos de conexão denominados de plet e piem jã são muito conhecidos. A figura 1 mostra, esquematicamen-te, um típico sistema submarino de extração de petróleo, onde se observa uma árvore de natal 1 disposta no topo de um poço de petróleo 0; um tubo flexível 2 unindo a árvore de natal a um manifold 3 e este estando unido por meio de um tubo flexível ou rígido 4 a um dispositivo conector 5, o qual, por sua vez, está unido por meio de um tubo rígido ou flexível 6 a um navio 7 ou plataforma de produção. A figura 2 mostra, esquematicamente, um típico sistema submarino de exportação de petróleo, através de longas distâncias. No presente caso, o petróleo ou gás está sendo transferido de uma plataforma 8a para um navio de armazenamento e transporte 8, por meio de um tubo rígido 11. Um tubo flexível 9 conecta a plataforma 8a e o navio 8, respectivamente, a plets 10, os quais estão conectados ao tubo rígido 11. O sistema de conexão da técnica anterior, compreende um piem 13 conectado a plets 10 por meio de dois jumpers rígidos 12, conforme mostrado na figura 2, esquematicamente, e na figura 2a, em perspectiva.
Conforme é do conhecimento geral, o dispositivo de conexão de acordo com a técnica anterior tem a finalidade de permitir a instalação de válvulas no tubo de escoamento de fluido, de modo que seja possível controlar ou interromper a vazão de fluido. INCONVENIENTES DA TÉCNICA ANTERIOR: Um primeiro inconveniente do dispositivo de conexão de acordo com a técnica anterior consiste na dificuldade para a sua instalação no fundo mar. Após a instalação dos plets 10 e do piem 13 com válvulas, é necessário efetuar duas metrologias submarinas, a fim de se obter a distância exata entre estes equipamentos. Com base nestas medidas, efetua-se a fabricação dos jumpers rígidos 12 e, em seguida, instalam-se os jumpers concluindo o dispositivo de conexão. A instalação dos jumpers é efetuada por cabos de aço, e cada jumper requer duas conexões submarinas, conforme mostram as figuras 2 e 2a, ou seja, uma conexão no piem 13 e outra no plet 10. Todas estas etapas tornam o processo de instalação arriscado, longo e dispendioso.
Um outro inconveniente do dispositivo de conexão da técnica anterior consiste na dificuldade em se efetuar a sua manutenção. Para a manutenção das válvulas instaladas no piem 13 é necessário desconectar ambos os jumpers 12, recuperar o piem para a superfície, efetuar a manutenção, e depois de recolocar o piem no fundo do mar, ambos os jumpers têm que ser reconectados aos plets 10 e piem 13. Em vista disso, o processo de manutenção é extremamente dispendioso, demorado e arriscado, cabendo ainda ressaltar que a reinsta- lação dos jumpers requer duas novas metrologias e o ajuste dos dois jumpers (corte, soldagem de trechos, teste na superfície) às novas medidas obtidas na metrologia submarina. A substituição dos selos de vedação também exige desconectar completamente os jumpers, trocar os selos por meio de um ROV, e em seguida, reconectar as duas conexões submarinas. Neste caso, não é necessário recuperar os jumpers para a superfície. OBJETIVOS E VANTAGENS DA INVENÇÃO: A presente invenção tem como objetivos: i) proporcionar um dispositivo de conexão cuja instalação/manutenção seja rápida, de baixo risco e de custo reduzido; ii) possibilitar a instalação de derivações em tubos de escoamentos de fluidos, e iii) permitir a instalação de múltiplos equipamentos e não somente de válvulas nestes tubos de escoamentos de fluidos.
Estes objetivos são alcançados por um dispositivo de conexão que compreende uma base portando pelo menos dois hubs dispostos verticalmente, um primeiro hub estando conectado a um trecho de tubo de entrada de fluido e um segundo hub estando conectado a um trecho de tubo de saída de fluido, e um primeiro dispositivo de orientação de acoplamento; um módulo recuperável conectável na base, o dito módulo compreendendo uma estrutura, pelo menos dois conectores conec-táveis, respectivamente, nos hubs da base, um tubo se estendendo de um primeiro conector ao segundo conector, um segundo dispositivo de orientação de acoplamento com a base, e um conjunto de equipamentos instalado no tubo. VANTAGENS DA INVENÇÃO: Uma primeira vantagem do dispositivo de acordo com a invenção consiste em que este apresenta somente dois elementos básicos, ou seja, a base e o módulo recuperável, enquanto que o dispositivo da técnica anterior apresenta cinco elementos (um piem, dois plets e dois jumpers).
Uma outra vantagem é o fato de que a instalação no fundo do mar do dispositivo de acordo com a invenção requer somente dois processos de instalação, isto é, a instalação da base e, em seguida, a instalação do módulo recuperável sobre a base. Por outro lado, o dispositivo da técnica anterior requer cinco processos de instalação: as respectivas instalações de dois plets, um piem e dois jumpers.
Uma outra vantagem do dispositivo de acordo com a invenção consiste em que, para a manutenção das válvulas ou outros equipamentos, basta içar o módulo recuperável para a superfície, fazer a manutenção, e depois reinstalá-lo sobre a base. No dispositivo da técnica anterior, conforme já citado, é necessário retirar os dois jumpers, içar o piem, fazer a manutenção, relançar o piem, fazer duas novas metrolo-gias submarinas, ajustar os jumpers às novas medidas e reinstalar cada jumper no piem e plets.
Uma outra vantagem do dispositivo de acordo com a invenção é o fato de que os módulos recuperáveis podem ser fabricados em série, uma vez que não necessitam de metrologia submarina. Assim, no caso de um tubo de escoamento que necessite de vários dispositivos de conexão, é possível adi- antar a fabricação das bases, de modo que estas possam ser instaladas juntamente com o tubo de escoamento. Posteriormente, por meio de uma base mantida na fábrica para ser usada como um gabarito, podem ser fabricados vários módulos recuperáveis .
Uma outra vantagem do dispositivo de acordo com a invenção é o fato de que os módulos recuperáveis, além de válvulas, podem portar diferentes equipamentos, como, por exemplo, uma bomba, um medidor de vazão um separador de fluido, e um controlador de vazão.
Uma outra vantagem do dispositivo de acordo com a invenção consiste em que este possibilita configurar múltiplas derivações em tubos de escoamentos de fluidos.
Uma outra vantagem do dispositivo de acordo com a invenção consiste na possibilidade de substituição dos selos de vedação do conector hidráulico por ROV e por meio do acionamento do dispositivo soft-landing, sem a necessidade de desacoplar o dito módulo por completo. No dispositivo da técnica anterior era necessária a remoção completa dos jumpers rígidos do piem e plet, com auxílio do guincho de uma embarcação. A invenção será a seguir mais detalhadamente descrita, a título de exemplo, com base nas figuras 3 a 7 anexas, que mostram uma concretização preferida da invenção: FIGURA 3 - vista de um exemplo de uma instalação submarina que utiliza o dispositivo de conexão de acordo com a invenção; FIGURA 4 - vista em perspectiva superior de uma base do dispositivo de conexão, de acordo com uma concretização preferida da invenção; FIGURA 5 - vista esquemática em perspectiva superior de um módulo recuperável do dispositivo de conexão, de acordo com uma concretização preferida da invenção; FIGURA 5A - vista em perspectiva superior do módulo recuperável da figura 5, com uma válvula de bloqueio e uma válvula e derivação; FIGURA 6 - vista lateral do dispositivo de conexão de acordo com a invenção; e FIGURA 7 - vista lateral do dispositivo de conexão da figura 6, com o módulo recuperável parcialmente removido da base. A figura 3 mostra um exemplo de utilização de um dispositivo de conexão de acordo com a invenção, onde se observa que o dito dispositivo compreende uma base 14 e um módulo recuperável 15. 0 dispositivo conecta dois tubos rígidos de escoamento de fluido 11, os quais estão conectados, nas respectivas extremidades, a plets 10 e estes, por sua vez, estão conectados a tubos flexíveis 9. Os tubos flexíveis 9 estão conectados, respectivamente, a uma plataforma e um navio, e, assim, o fluido escoa da plataforma 8a e é transferido para o navio 8. A figura 4 mostra uma concretização preferida de uma base 14 do dispositivo de conexão de acordo com a invenção, a dita base 14 compreendendo uma chapa de base 16, onde estão instalados dois hubs verticais 19, um primeiro hub es- tando conectado a um trecho de tubo de entrada de fluido 20a e um segundo hub 19 estando conectado a um trecho de tubo de saída de fluido 20b. As respectivas extremidades dos trechos de tubo 20a e 20b possuem luvas 21 com batentes 21a e flanges 21b atuantes contra os batentes. Os batentes 21a se destinam a absorver os esforços mecânicos e a transferi-los para a estrutura do equipamento, a fim de que os trechos de tubo 20a e 20b e os hubs 19 não sejam danificados.
Observa-se ainda na figura um primeiro dispositivo de orientação de acoplamento 23, que na presente concretização consiste em um funil; duas laterais dobrãveis 17, também denominadas de varandas, um painel de ROV 22; olhais 18a e uma forquilha 18. A base 14 é lançada com as laterais 17 dobradas, e quando a dita base atinge o fundo do mar, um rov aciona o painel de rov 22, e, então, as ditas laterais 17 são liberadas e se assentam sobre o leito do mar para dar maior estabilidade à base. Os olhais 18a e a forquilha 18 se destinam ao lançamento da base até o fundo do mar. Nos o-Ihais amarram-se cabos de lançamento e na forquilha pode ser amarrada uma bóia a fim de reduzir o peso da base durante a descida. A figura 5 mostra uma concretização preferida de um módulo recuperável 15 de acordo com a invenção, o dito módulo compreendendo uma estrutura 24, portando pelo menos dois conectores hidráulicos 25 conectãveis, respectivamente, nos hubs 19 da base 14; um tubo 26 se estendendo de um primeiro conector 25 ao segundo conector 25; e um segundo dispositivo de orientação de acoplamento 29, que na presente concretização compreende um pino guia, o qual é encaixãvel no funil 23 da base 14.
Observa-se ainda na figura uma representação es-quemãtica de um conjunto de equipamentos 15a instalado no tubo 26, o dito conjunto podendo compreender uma multiplicidade de equipamentos. O conjunto de equipamentos pode consistir, por exemplo, de válvulas de bloqueio e válvulas de derivação associadas a hubs; ou de uma bomba para auxiliar no recalque do fluido; ou de um medidor de vazão; ou de um separador de fluido; ou de um controlador de vazão, dentre outros equipamentos.
Para içamento e lançamento do módulo são utilizados olhais 30 dispostos na parte superior da estrutura do módulo. A figura 5A mostra um exemplo de concretização do módulo recuperável 15, onde o conjunto de equipamentos 15a compreende uma válvula de bloqueio 27 e uma válvula de derivação 27a, sobre a qual está instalado um hub vertical 28. A válvula de derivação 27a e o hub vertical 28, possibilitam a instalação de uma derivação que proporciona, por exemplo, a exportação ou importação de fluido da plataforma para um segundo navio 8 (não mostrado na figura 3) ou o recebimento do fluido de uma segunda plataforma (não mostrada na figura 3) e escoamento para o navio 8. A figura 6 mostra o dispositivo de conexão de acordo com a invenção completamente montado, ou seja, com o módulo 15 instalado sobre a base 14. A instalação do módulo sobre a base é extremamente simples, uma vez que, com o mó- dulo ainda suspenso pelos olhais 30, e mesmo ainda estando desalinhado em relação à base 14, basta direcionar o pino guia 29, de modo que o dito pino penetre lentamente no funil 23, e oriente, simultaneamente, os dois conectores hidráulicos 25 para encaixe nos respectivos hubs 19. Em seguida, os conectores hidráulicos 25 são acionados hidraulicamente e se fixam nos hubs 19, concluindo o acoplamento do módulo recuperável 15 na base 14. A figura 6 mostra ainda as setas indicando o sentido do fluxo do fluido, o qual penetra no dispositivo de conexão pelo trecho de tubo de entrada de fluido 20a, passa pelo hub 19, tubo 26, o outro hub 19, e sai do pelo trecho de tubo de saída de fluido 20b. A figura 7 mostra o dispositivo de conexão de acordo com a invenção, onde se observa que o módulo recuperável 15 está um pouco afastado da base'14, o que proporciona uma folga 31 entre os conectores hidráulicos 25 e os hubs 19, respectivamente. A folga 31 permite a substituição dos selos de vedação sem que seja necessário remover completamente o módulo 15 da base 14. Para levantar o módulo 15 da base 14 pode-se utilizar um sistema de soft-landing 32 instalado no pino guia 29. Este sistema é utilizado para proporcionar um acoplamento suave do módulo 15 na base 14, de modo que os selos de vedação não sejam danificados.
Assim, o processo para substituir os selos de vedação é muito mais simples do que na técnica anterior e compreende as seguintes etapas: - desacoplar os conectores hidráulicos dos respectivos hubs; - acionar o sistema de soft-landing disposto no segundo dispositivo de orientação de acoplamento, afastando, consequentemente, o módulo da base; - substituir os selos de vedação dos conectores hidráulicos; - desacionar o sistema de soft-landing por meio do ROV, com consequente retorno do módulo para a base; e - reacoplar os conectores hidráulicos nos respectivos hubs.
Além das concretizações apresentadas anteriormente, o mesmo conceito invento poderá ser aplicado a outras alternativas ou possibilidades de utilização do invento.
Por exemplo, o dispositivo de conexão de acordo com a invenção poderá também ser instalado no sistema de extração de petróleo mostrado na figura 1, no tubo 4, entre o manifold 3 e o dispositivo conector 5, ou em qualquer outro sistema que requeira a conexão de dois tubos, sendo que os dois tubos podem ser rígidos, ou flexíveis, ou um tubo pode ser rígido e o outro flexível. Além disso, o dispositivo de conexão de acordo com a invenção pode apresentar várias válvulas de derivação acopladas, respectivamente, a hubs.
Um outro exemplo de utilização consiste em que o dispositivo de conexão pode apresentar um módulo jumper, ou seja, um módulo em que o tubo 2 6 se estende diretamente de um conector hidráulico até o outro conector hidráulico. Este módulo é apropriado para manter o escoamento do fluido quan- do o módulo recuperável estiver em manutenção, ou no caso de contingências, quando, por exemplo, é necessário remover urgentemente o módulo recuperável 15.
Uma outra alternativa da invenção consiste em que o segundo dispositivo de orientação de acoplamento 29 pode ser um funil, em vez do pino, e o primeiro dispositivo de orientação de acoplamento 23 pode ser um pino, em vez do funil .
Assim sendo, será compreendido que a presente invenção deverá ser interpretada de maneira ampla, sendo sua abrangência determinada pelos termos das reivindicações anexas .
REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1. Dispositivo de conexão de tubos de escoamento de fluido em uma instalação submarina, particularmente de escoamento de petróleo ou gás, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma base (14) portando pelo menos dois hubs dispostos verticalmente (19), um primeiro hub (19) estando conectado a um trecho de tubo de entrada de fluido (20a) e um segundo hub (19) estando conectado a um trecho de tubo de saída de fluido (20b), e um primeiro dispositivo de orientação de acoplamento (23); um módulo recuperável (15) conectá-vel na base (14) , o dito módulo compreendendo uma estrutura (24), pelo menos dois conectores (25) conectãveis, respectivamente, nos hubs (19) da base (14), um tubo (26) se estendendo de um primeiro conector (2 5) ao segundo conector (25) , um segundo dispositivo de orientação de acoplamento (29) com a base (14) , e um conjunto de equipamentos (15a) instalado no tubo (26).
2. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de equipamentos (15a) compreende pelo menos uma válvula de bloqueio (27) e pelo menos uma válvula de derivação (27a) instaladas no tubo (26), a dita válvula de derivação (27a) estando conectada a um hub vertical (28).
3. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de equipamentos (15a) compreende uma bomba instalada no tubo (26) .
4. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de equipamentos (15a) compreende um medidor de vazão instalado no tubo (26).
5. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de equipamentos (15a) compreende um separador de fluido instalado no tubo (26).
6. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de equipamentos (15a) compreende um controlador de vazão instalado no tubo (26).
7. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os conectores (25) são acionáveis hidraulicamente.
8. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro dispositivo de orientação de acoplamento (23) é um funil, e o segundo dispositivo de orientação de acoplamento (29) é um pino guia, sendo que o pino guia é encaixável no funil, orientando o acoplamento do módulo recuperável (15) com a base (14) .
9. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as respectivas extremidades dos trechos de tubo (20a, 20b) possuem luvas (21) com batentes (21a) e flanges (21b) atuantes contra os batentes .
10. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a base (14) possui laterais dobrãveis (17).
11. Dispositivo de conexão, de acordo com uma das reivindicações 1 ou 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo dispositivo de orientação de acoplamento (2 9) apresenta um sistema de soft-landing (32) para acoplamento com o primeiro dispositivo de orientação de acoplamento (23).
12. Processo para substituição de selos de vedação do dispositivo de conexão, conforme definido nas reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - desacoplar os conectores hidráulicos (25) dos respectivos hubs (19); - acionar o sistema de soft-landing (32) disposto no segundo dispositivo de orientação de acoplamento (29) , afastando, consequentemente, o módulo (15) da base (14); - substituir os selos de vedação dos conectores hidráulicos (25); - desacionar o sistema de soft-landing (32) por meio do ROV, com consequente retorno do módulo (15) para a base (14) ; e - reacoplar os conectores hidráulicos (25) nos respectivos hubs (19).
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