BRPI0615091A2 - instalação que compreende, pelo menos, duas ligações fundo-superfìcie de, pelo menos, dois conduìtes submarinos repousados no fundo do mar - Google Patents
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Abstract
INSTALAçãO QUE COMPREENDE, PELO MENOS, DUAS LIGAçõES FUNDO-SUPERFìCIE DE, PELO MENOS, DOIS CONDUìTES SUBMARINOS REPOUSADOS NO FUNDO DO MAR. A presente invenção refere-se a instalação de ligação fundo-superfície de, pelo menos, dois conduítes (1Oa, 1Ob) submarinos repousados no fundo do mar, que compreende: 1) uma primeira torre híbrida que compreende: a) uma coluna (la) ascendente vertical ancorada a uma primeira placa base e ligada a um referido conduíte (1Oa) submarino repousado no fundo do mar e cuja extremidade superior está ligada a um primeiro flutuador (2a) em subsuperfície, e b) um primeiro conduíte (4a) de ligação, de um modo preferido um conduíte flexível, que assegura a ligação entre um suporte flutuante (11) e a extremidade superior da referida coluna ascendente, e 2) pelo menos um segundo conduíte (1b) rígido que sobe desde o fundo do mar onde está repousado (1Ob) ou desde um referido segundo conduíte submarino repousado no fundo do mar ao qual a sua extremidade inferior, que não está ancorada ao nível da referida primeira placa base, está ligada, até atingir a subsuperfície onde a sua extremidade superior é ligada a um segundo flutuador (2b), situado sensivelmente à mesma profundidade que o referido primeiro flutuador (2a) e fixado ao referido primeiro flutuador, e a, pelo menos, respectivamente, um segundo conduíte (2b) de ligação flexível que assegura a sua ligação com um mesmo referido suporte flutuante (11).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "INSTALAÇÃOQUE COMPREENDE, PELO MENOS, DUAS LIGAÇÕES FUNDO-SUPERFÍ-CIE DE, PELO MENOS, DOIS CONDUÍTES SUBMARINOS REPOUSADOSNO FUNDO DO MAR".
A presente invenção tem como objetivo uma instalação de múlti-plas ligações fundo-superfície de, pelo menos, dois conduítes submarinosrepousados no fundo do mar, nomeadamente, instalados a grande profundi-dade e compreendendo, pelo menos, uma torre híbrida.
O setor técnico da invenção abrange, mais particularmente, odomínio da fabricação e da instalação de colunas ascendentes («riser») deprodução para a extração submarina de petróleo, gás ou de qualquer outromaterial solúvel ou fusível ou de uma suspensão de matéria mineral a partirde uma boca do furo imersa até a um suporte flutuante, para o desenvolvi-mento de campos de produção instalados em mar alto ao largo das costas.Sendo a aplicação principal e imediata da invenção no domínio da produçãopetrolífera.
O suporte flutuante comporta, de um modo geral, meios de an-coramento para se manter em posição apesar dos efeitos das correntes, dosventos e da ondulação. Comporta também, de um modo geral, meios de ar-mazenamento e tratamento do petróleo, bem como meios de descarga parapetroleiros de armazenamento, apresentando-se estes últimos a intervalosregulares para efetuar a recolha da produção. A denominação corrente des-tes suportes flutuantes reside no termo anglo-saxônico "Floating ProductionStorage Offloading" (que significa "meio flutuante de armazenamento, pro-dução e descarga" e do qual se utiliza o termo acrônimo "FPSO" no conjuntoda descrição que se segue.
Conhecem-se ligações fundo-superfície de um conduíte subma-rino repousado no fundo do mar, ligação do tipo denominado torre híbridaque compreende:
- uma coluna ascendente vertical cuja extremidade inferior estáancorada no fundo do mar e ligada a um referido conduíte repousado no fundodo mar, e a extremidade superior está suspensa por um flutuador imerso emsubsuperfície ao qual está ligada, e
- um conduíte de ligação, de um modo geral um conduíte de li-gação flexível, entre a extremidade superior da referida coluna ascendente eum suporte flutuante à superfície, assumindo o referido conduíte de ligaçãoflexível, se for o caso disso, e devido ao seu próprio peso, a forma de umacurva catenário mergulhante, ou seja, que desce muito abaixo do flutuadorpara subir, de seguida, até ao suporte flutuante.
Conhecem-se, igualmente, ligações fundo-superfície que resul-tam de se fazer subir, de forma contínua, até a subsuperfície, conduítes re-sistentes e rígidos constituídos por elementos tubulares em aço de grandeespessura soldados ou aparafusados entre si, com uma configuração decatenário com uma curvatura continuamente variável ao longo de todo o seucomprimento em suspensão, denominados normalmente como «Steel Cate-nary Riser» (SCRs) o que significa «coluna ascendente em aço em forma decatenário» e também denominados normalmente como «conduíte rígido dotipo catenário» ou «coluna ascendente do tipo SCR».
Um conduíte catenário deste tipo pode subir até o suporte flutu-ante à superfície ou apenas até um flutuador em subsuperfície que aplicauma tensão à sua extremidade superior, a qual é então ligada a um suporteflutuante por intermédio de um conduíte de ligação flexível mergulhante.
No documento WO 03/102350 da requerente descrevem-se co-lunas ascendentes catenários com configuração reforçada.
No documento WO 00/49267 da requerente, propôs-se comoconduíte de ligação entre a coluna ascendente, cujo topo está sujeito à apli-cação de uma tensão por um flutuador imerso em superfície, e o suporteflutuante, conduítes rígidos de tipo SCR e instala-se o flutuador na boca dacoluna ascendente a uma distância maior da superfície, nomeadamente a,pelo menos, 300 m da superfície, de um modo preferido, pelo menos 500 m.
No documento WO 00/08262 (D1) e WO 03/097990 (D2), pro-pôs-se utilizar instalações que compreendem 2 conduítes rígidos catenáriodo tipo SCR, em que cada uma sobe até, respectivamente, 2 flutuadoresimersos em subsuperfície e as extremidades superiores dos referidos condu-ítes rígidos de tipo SCR estão ligadas, respectivamente, a 2 conduítes flexí-veis mergulhantes que asseguram a ligação entre os referidos conduítesrígidos SCR e um suporte flutuante. Estas 2 ligações fundo-superfície sãodispostas simetricamente, uma em relação à outra, e, sensivelmente, à mesmaaltura, quer no que se refere à extremidade superior da SCR quer no pontode fixação e da curva formada pelos referidos conduítes flexíveis.
No documento WO 00/08262, a instalação é particularmente ins-tável e iria ser sujeita a movimentos intensos à mercê da ondulação e dascorrentes, de tal modo que uma instalação deste tipo só se concebe se osconduítes forem do tipo conduíte flexível e não conduítes de tipo SCR queapresentariam na zona do ponto de contato com o solo, a zona mais sujeitaa tensões, fenômenos de fadiga totalmente incompatíveis com um condicio-namento com um tempo de vida útil de 10, e mesmo 30 anos.
No documento WO 03/097990, a instalação é mais estável por-que cada um dos flutuadores está ancorado no fundo do mar por intermédiode um tirante. Por outro lado, a ligação horizontal entre os flutuadores éconstituída, igualmente, por um tirante de massa importante, portanto comuma configuração de catenário. Esta situação cria uma tensão horizontal quecompensa a tensão horizontal de cada um dos conduítes de tipo SCR emforma de catenário. Mas o conjunto apresenta, desse modo, uma flexibilida-de muito importante, incompatível com um comportamento aceitável a longoprazo para um conduíte de tipo rígido SCR, nomeadamente ao nível da zonado ponto de contato com o solo.
Nestas 2 patentes, as 2 ligações fundo-superfície e, nomeada-mente, os 2 flutuadores estão afastados um do outro por uma grande distân-cia para evitar os choques entre os movimentos dos 2 flutuadores e dos 2conduítes flexíveis nos seus movimentos respectivos sob o efeito dos deslo-camentos do suporte flutuante e/ou da ondulação, do vento e das correntes.
Procura-se implementar um máximo de ligações fundo-superfíciea partir de um mesmo suporte flutuante para otimizar a exploração de cam-pos petrolíferos. É devido a isto que se propõem diferentes sistemas quepossam associar várias colunas ascendentes verticais entre si, a fim de re-duzir o espaço ocupado pelo campo de exploração e poder implementar ummaior número de ligações fundo-superfície ligadas a um mesmo suporte flu-tuante. Tipicamente, é necessário poder instalar até 30, e mesmo 40, liga-ções fundo-superfície a partir de um mesmo suporte flutuante.
No documento WO 00/49267, descreveu-se uma torre híbridamúltipla que comporta um sistema de ancoramento com um tendão verticalconstituído ou por um cabo, ou por uma barra metálica, ou ainda por umconduíte suspenso pela sua extremidade superior por intermédio de um flu-tuador. A extremidade inferior do tendão está fixada a uma placa base re-pousado no fundo. O referido tendão comporta meios de encaminhamentorepartidos ao longo de todo o seu comprimento através dos quais passammúltiplas das referidas colunas ascendentes. A referida placa base pode sercolocada simplesmente no fundo do mar e manter-se no lugar devido ao seupróprio peso, ou manter-se ancorada por meio de blocos ou de qualquer outrodispositivo apropriado para a manter no lugar. No documento WO 00/49267, aextremidade inferior da coluna ascendente vertical está apta a ser conectadaà extremidade de uma manga em joelho, móvel, entre uma posição alta euma posição baixa, relativamente à referida placa base, na qual esta mangaestá suspensa e associada a um meio de tração que a coloca na posiçãoalta na ausência da coluna ascendente. Esta mobilidade da manga em joe-lho permite absorver as variações de comprimento da coluna ascendentesob os efeitos da temperatura e da pressão. No topo da coluna ascendentevertical, um dispositivo de batente, solidário com esta, encosta-se ao guiasuporte instalado no topo do flutuadõr e mantém, desse modo, a totalidadeda coluna ascendente em suspensão.
A ligação com o conduíte submarino repousado no fundo do maré, de um modo geral, efetuada por intermédio de uma parte do conduíte emforma de rabo de porco ou em forma de S, sendo o referido S, então, defini-do em um plano, ou vertical ou horizontal, sendo a ligação com o referidoconduíte submarino, de um modo geral, efetuada por intermédio de um co-nector automático.
Esta forma de realização que compreende múltiplas colunas as-cendentes verticais mantidas por uma estrutura central que comporta meiosde encaminhamento é relativamente dispendiosa e complexa em termos deinstalação. Por outro lado, a instalação deve ser pré-fabricada em terra antesde ser rebocada para o mar e, depois de estar no local, deve ser invertidapara ser instalada. Além disso, a sua manutenção exige, igualmente, custosde exploração relativamente elevados.
Nos documentos WO 05/66786 e WO 02/103153 em nome darequerente, descreveram-se torres híbridas com múltiplas colunas ascen-dentes com sistemas de ancoramento de colunas ascendentes verticais ap-tos a receber 2 colunas ascendentes lado a lado a partir de uma mesma pla-ca base de ancoramento, e cujos flutuadores no topo das referidas colunasascendentes são solidários e fixados um ao outro por meio de uma estruturaarticulada em forma de paralelogramo. As 2 colunas ascendentes são, alémdisso, ligadas com o auxílio de cintas tubulares fixadas a uma das colunasascendentes e ligadas por anéis que deslizam livremente em torno da se-gunda coluna ascendente, de modo que as 2 colunas ascendentes possamseguir sensivelmente os mesmos movimentos laterais sendo, ao mesmotempo, relativamente mais independentes nos seus movimentos verticais.
Com efeito, quando se deseja associar múltiplas colunas ascen-dentes a um mesmo suporte flutuante, surge o problema da interferência dosmovimentos das referidas colunas ascendentes que são submetidas aomesmo movimento que o seu flutuador de tensionamento no topo sob o efei-to dos deslocamentos do suporte flutuante à superfície submetido à ondula-ção, ao vento e às correntes.
As formas de realização descritas anteriormente têm, relativa-mente, um bom desempenho, mas são ainda muito complicadas no que serefere ao seu método de instalação e às limitações de manutenção na alturada sua implementação, nomeadamente ao nível do sistema de ancoramentomas, igualmente, quando se trata de associar as colunas ascendentes entresi. Além disso, e sobretudo, este tipo de torre híbrida com múltiplas colunasascendentes deve ser pré-fabricado em terra antes de ser instalado no mar.
Por outro lado, quando se implementam múltiplas ligações fun-do-superfície de tipo torre híbrida, em que cada uma compreende uma únicacoluna ascendente vertical, é necessário, na prática, espaçar as diferentesligações umas das outras, e isto acontece por, pelo menos, as seguintes 2razões:
1- Em primeiro lugar, as placas base respectivas das 2 torreshíbridas, quando são ancoradas por âncoras de sucção no fundo do mar,devem ser espaçadas por uma distância de, pelo menos, 5 vezes, de ummodo preferido pelo menos 10 vezes, o diâmetro das referidas âncoras paraevitar interferências ao nível da solidez do solo marinho e garantir um anco-ramento fiável, e
2- por outro lado, os flutuadores no topo das colunas ascenden-tes são submetidos a deslocamentos em um cone cujo vértice está situadoao nível do sistema de ancoramento (vide figura 1), e cujo ângulo necessitade prever uma distância suficiente entre os diferentes flutuadores no topodas colunas ascendentes verticais para evitar que estes choquem uns contraos outros.
Estas limitações implicam em um alastramento da zona de ex-ploração e uma limitação do número de ligações fundo-superfície que podemser ligadas a um mesmo suporte flutuante, ao nível dos costados, para evitaras interferências entre as diferentes ligações.
Além disso, pelo fato de se encaminhar o petróleo bruto atravésde distâncias muito grandes, vários quilômetros, deve ser-lhe proporcionadoum nível de isolamento extremamente dispendioso para, por um lado, mini-mizar o aumento da viscosidade que levaria a uma redução da produçãohorária dos poços e, por outro lado, para evitar o bloqueio do escoamentopor depósito de parafina, ou formação de hidratos quando a temperaturadesce para valores em torno dos 30-409C. Estes últimos fenômenos são a -inda mais críticos, particularmente na África Ocidental, quando a temperatu-ra do fundo do mar é da ordem dos 4°C e quando os petróleos brutos são dotipo parafínico. É, portanto, desejável, que as ligações fundo-superfície te-nham comprimentos reduzidos e, portanto, que o espaço que as diferentesligações ligadas a um mesmo suporte flutuante ocupam seja limitado.E devido a isto que se procura proporcionar uma instalação aptaa explorar, a partir de um mesmo suporte flutuante, múltiplas ligações fundo-superfície de tipo torre híbrida com uma ocupação do espaço e movimentoreduzidos e que seja também mais fácil de instalar e que possa ser fabricadano mar a partir de um navio de instalação de conduíte, e isto com o objetivode evitar uma pré-fabricação em terra seguida por um reboque até o local ede uma inversão do conjunto para a colocação final da instalação.
Na publicação do pedido US 2004/0129425, propôs-se imple-mentar um só e mesmo flutuador ao qual se ligam múltiplas colunas ascen-dentes verticais e/ou conduítes de tipo SCR ancorados ou respectivamenterepousados no fundo do mar. Mas o sistema proposto nesta patente apre-senta diversos inconvenientes:
- em primeiro lugar, o flutuador, por motivos de colocação da insta-lação, deve apresentar características de flutuabilidade variáveis, de modo apoder aumentar a flutuabilidade à medida do engate seqüencial dos dife-rentes conduítes do tipo coluna ascendente SCR mais conduíte flexível, e
- em segundo lugar, o engate entre o topo de uma segunda co-luna ascendente vertical e/ou de um conduíte SCR no flutuador e o topo deuma primeira coluna ascendente vertical coloca problemas de ordem práticaque não são resolvidos e nem mesmo sugeridos nesta publicação de pedidode patente norte-americana.
Quanto a isso, o que este pedido de patente ensina é, por con-seguinte, incompleto e especulativo. Com efeito, quando se coloca uma co-luna ascendente vertical no mar, in situ, a partir de um navio de superfícieequipado, nomeadamente, com uma torre de instalação em J, o que é o mé-todo mais vantajoso, engatam-se entre si os elementos unitários de conduíteou «tutores» no navio e faz-se descer, progressivamente, o conduíte emconstrução até o fundo do mar, estando o primeiro tutor ancorado no fundodo mar e compreendendo o último tutor um flutuador que permite estabilizara coluna ascendente na posição vertical.
É, por conseguinte, muito difícil, e mesmo impossível, amarrar aextremidade superior de uma segunda coluna ascendente (ainda não estabi-lizada) a um flutuador já instalado na boca de uma primeira coluna ascen-dente vertical anteriormente colocada. Além disso, o fato das dilatações dife-renciais entre as duas referidas coluna ascendentes, uma fria e a outraquente, poderem atingir vários metros de profundidades de água de 1500 m,torna-se praticamente impossível a colocação das duas referidas colunasascendentes em paralelo na ausência de disposições particulares, quer aonível superior quer ao nível inferior das referidas colunas ascendentes.
Por fim, um outro inconveniente do sistema proposto neste pedi-do de patente US 2004/0129425 reside no fato do flutuador ter que ser pré-dimensionado em função de uma flutuabilidade máxima determinada, apta aaplicar uma tensão a um número predeterminado de conduítes. Ora, na prá-tica, é desejável poder colocar as diferentes ligações fundo-superfície demodo espaçado no tempo sem ter que julgar de antemão, na altura da insta-lação do sistema inicial, o seu número final que não é, de um modo geral,conhecido no início de modo exato e preciso.
Este sistema de torre com múltiplos conduítes deve, com efeito,ser pré-fabricado em terra antes de ser colocado no mar. Ora, um objetivoda presente invenção consiste em proporcionar um sistema de torre commúltiplos conduítes que possa ser fabricado no mar a partir de um navio deinstalação de conduíte equipado com uma torre de instalação.
De um modo mais geral, o objetivo da presente invenção consis-te em proporcionar uma instalação que compreende múltiplas ligações fun-do-superfície cujos métodos de fabricação, colocação e implementação emtermos de manutenção sejam melhorados e, mais particularmente, simplifi-cados.
De um modo ainda mais particular, o problema colocado de a-cordo com a presente invenção consiste, por conseguinte, em proporcionaruma instalação com múltiplas ligações fundo-superfície a partir de um mes-mo suporte flutuante, cujos métodos de instalação e de colocação da insta-lação permitem simultaneamente:
- reduzir a distância de implantação entre as diferentes ligaçõesfundo-superfície, ou seja, permitem instalar múltiplas ligações fundo-superfície em um espaço o mais reduzido possível ou, dito de outra forma,com uma área de cobertura projetada no solo reduzida, e isto com o fim de,entre outros, aumentar o número de ligações fundo-superfície que é possívelinstalar ao longo de um costado de um FPSO, sem que as ligações fundo-superfície interfiram entre si, e,
- fabricar e colocar a instalação de um modo fácil, por intermédiode uma fabricação e instalação seqüencial das diferentes conduítes a partirde um navio de instalação e superfície equipada com uma torre de instala-ção em J, e, por fim,
- otimizar a implementação dos meios de flutuabilidade no casode uma colocação espaçada no tempo, em um longo período de tempo, en-tre a colocação das diferentes ligações fundo-superfície e isso sem que sejanecessário conhecer à partida o número de ligações a efetuar, nem as suascaracterísticas em termos de dimensões e de peso unitário.
Com efeito, na altura da fase de projecto do desenvolvimento deum campo petrolífero, o reservatório de petróleo só é conhecido, nessa altu-ra, de modo incompleto, o que faz com que a produção em pleno imponha,então e freqüentemente, a reconsideração, ao fim de alguns anos, dos es-quemas iniciais de produção e organização dos equipamentos associados.Desse modo, na altura da instalação do sistema inicial, o número de ligaçõesfundo-superfície e a sua organização são definidos relativamente às neces-sidades estimadas, sendo as referidas necessidades, de modo quase siste-mático, revistas em alta depois de se iniciar a produção do campo, quer paraa recuperação do petróleo bruto, quer para a necessidade de injetar maiságua no reservatório, quer ainda para recuperar ou tornar a injetar mais gás.À medida que o reservatório se esgota, é-se levado, de um modo geral, aperfurar novos poços para tornar a injetar água ou gás, ou ainda a perfurarpoços de produção em outras zonas do campo, de modo a aumentar a taxade recuperação global, o que complica, igualmente, o conjunto de ligaçõesfundo-superfície ligadas ao costado do FPSO.
Um outro problema colocado de acordo com a presente inven-ção consiste em poder efetuar e instalar essas ligações fundo-superfície pa-ro conduítes submarinos a grandes profundidades, como por exemplo alémdos 1000 m, e do tipo que comportam uma torre híbrida vertical e cujo fluidotransportado deve ser mantido acima de uma temperatura mínima até che-gar à superfície, reduzindo ao mínimo os componentes sujeitos a perdastérmicas, evitando os inconvenientes criados pela própria expansão térmica,ou diferencial, dos diversos componentes da referida torre, de modo a resis-tir às tensões extremas e aos fenômenos de fadiga acumulados durante otempo de vida útil da obra, que ultrapassa, normalmente, 20 anos.
Um outro problema da presente invenção consiste ainda emproporcionar uma instalação de múltiplas ligações fundo-superfície com tor-res híbridas cujo sistema de ancoramento possua uma grande resistência eseja econômico, e cujos métodos de fabricação e colocação dos diferenteselementos constitutivos sejam simplificados e tenham, igualmente, um baixocusto, e possa ser realizada no mar a partir de um navio de instalação.
Com esse objetivo, a presente invenção proporciona uma insta-lação de ligações fundo-superfície de, pelo menos, dois conduítes submari-nos repousados no fundo do mar, nomeadamente a grande profundidade,que compreende:
1) uma primeira torre híbrida que compreende:
a) um conduíte rígido que consiste em uma coluna ascendentevertical cuja extremidade inferior está fixada a uma primeira placa base an-corada no fundo do mar e ligada a um primeiro referido conduíte submarinorepousado no fundo do mar e cuja extremidade superior está sujeita a umaaplicação de tensão de forma sensivelmente vertical por intermédio de umprimeiro flutuador imerso em subsuperfície, de um modo preferido a, pelomenos, 100 m de profundidade, ao qual está ligada, e
b) um primeiro conduíte de ligação, de um modo preferido umconduíte flexível, que assegura a ligação entre um suporte flutuante e a ex-tremidade superior da referida coluna ascendente, e
2) pelo menos um segundo conduíte rígido que sobe desde ofundo do mar onde está repousado, ou desde um segundo conduíte subma-rino repousado no fundo do mar ao qual a sua extremidade inferior está liga-da, até atingir a subsuperfície onde a sua extremidade superior é ligada a,pelo menos, respectivamente um segundo conduíte de ligação, de um modopreferido flexível, que assegura a sua ligação com um mesmo referido su-porte flutuante.
A instalação de acordo com a invenção é caracterizada por:
- a extremidade inferior do (ou dos) referido(s) segundo(s) con-duíte(s) rígida(s) não estar ancorada à referida primeira placa base, e
- a extremidade superior do (ou dos) referido(s) segundo(s) con-duíte(s) rígido(s) estar ligada, respectivamente, a um (ou uns) segundo(s)flutuador(es) situado(s) sensivelmente à mesma profundidade que o referidoprimeiro flutuador e fixado(s) rigidamente ao referido primeiro flutuador, deum modo preferido um ao outro.
O termo «fixado rigidamente» significa que se faz com que os 2flutuadores estejam solidários entre si nos seus movimentos por intermédiode uma ligação rígida, e que, em particular, qualquer grau de liberdade emrotação ou translação de um dos flutuadores relativamente ao outro é supri-mido como se estivessem encaixados.
A instalação de acordo com a presente invenção apresenta umaocupação do espaço e movimentos reduzidos e uma estabilidade acrescidarelativamente às ligações fundo-superfície que comportam a associação de2 conduítes de tipo SCR, tal como descritas na técnica anterior.
Este sistema de disposição e cooperação de dois conduítes rígi-dos em que um é constituído por uma coluna ascendente vertical, e em quecada um tem um flutuador próprio no topo e sistemas de ancoramento inde-pendentes, permite, além disso e por um lado, fabricar qualquer instalaçãono mar a partir de um navio de instalação de conduíte e simplificar a suarespectiva instalação no mar e, por outro lado, confere-lhes uma estabilidadeem operação devido à fixação recíproca dos seus flutuadores, com movi-mentos idênticos apenas das extremidades superiores dos flutuadores, con-tribuindo também o afastamento mínimo respeitado dos pontos de apoio nosolo ou placa base, embora reduzido, para a estabilização dos movimentosna boca da(s) coluna(s) ascendente(s) catenário(s).Isto permite aproximar os fIutuadores sem que haja o risco dos 2flutuadores chocarem entre si nos seus movimentos respectivos.
Utiliza-se aqui o termo «coluna ascendente vertical» para ter emlinha de conta a posição teórica sensivelmente vertical da coluna ascendentequando esta está em repouso, compreendendo-se que o eixo da coluna as-cendente pode estar sujeito a movimentos angulares relativamente à verticale mover-se em um cone com um ângulo α cujo vértice corresponde ao pontode fixação da extremidade inferior da coluna ascendente na referida placabase.
Em uma primeira forma de realização, a instalação de múltiplasligações fundo-superfície de acordo com a invenção compreende um referi-do segundo conduíte rígido constituído por uma segunda coluna ascendentevertical cuja extremidade inferior está fixada a uma segunda placa base an-corada no fundo do mar independente da referida primeira placa base e estáligada a um referido segundo conduíte submarino repousado no fundo domar.
A referida segunda placa base está, de um modo preferido, situ-ada a uma distância de, no máximo, 50 m, de um modo preferido 25 a 50 m,da referida primeira placa base.
Mais particularmente, as referidas primeira e segunda placa ba-se compreendem âncoras de sucção enfiadas no fundo do mar.
Desse modo, as duas ligações fundo-superfície estão ligadas aonível superior, mas com sistemas de ancoramento diferentes e espaçadosum do outro, de tal modo que, no caso de dilatação diferencial devida àstemperaturas diferentes em cada um dos conduítes verticais, daí resultaráuma deformação do triângulo cujo vértice é o conjunto dos flutuadores e abase é constituída pela linha reta sensivelmente horizontal que liga as duasplacas base.
Em uma segunda forma de realização, a instalação da ligaçãofundo-superfície de acordo com a invenção compreende um referido segun-do conduíte rígido do tipo catenário constituído pela extremidade de um refe-rido segundo conduíte submarino repousado no fundo do mar que sobe atéa subsuperfície de acordo com uma curva em forma de catenário, essenci-almente de acordo com uma curvatura continuamente variável, até atingir oreferido segundo flutuador. Nesta forma de realização, o ponto de apoio e decontato com o solo, sensivelmente variável conforme os movimentos da par-te alta do referido catenário, a partir do qual o referido segundo conduíte ca-tenário (ou SCR) sobe até à subsuperfície, estabiliza a base do referido ca-tenário em uma zona limitada e funciona, desse modo, como segunda placabase. Nesta forma de realização, é a coluna ascendente vertical que estabi-liza o referido segundo conduíte rígido de tipo SCR sem necessitar que otopo deste conduíte de tipo SCR seja estabilizado por um cabo ou tiranteancorado no fundo do mar.
No entanto, em uma instalação de ligação fundo-superfície deacordo com a invenção, de um modo preferido, o referido primeiro flutuadorestá ligado ao fundo do mar a uma terceira placa base ancorada por, pelomenos, uma primeira ligação, estando a referida primeira placa base posi-cionada entre a referida terceira placa base e o referido segundo conduíterígido.
A referida primeira ligação funciona como esticador relativamen-te à torre de coluna ascendente híbrida permitindo estabilizá-la compensan-do a tensão horizontal criada pelo referido segundo conduíte rígido, tenden-do esta, com efeito, a afastar o referido primeiro flutuador do suporte flutuan-te, como explicado posteriormente.
Em uma variante de realização vantajosa, a instalação de liga-ção fundo-superfície de acordo com a invenção compreende dois referidosconduítes rígidos constituídos, cada uma, por um referido conduíte do tipocatenário que sobe até à subsuperfície de acordo com uma curva em cate-nário, essencialmente de acordo com uma curvatura continuamente variável,até atingir dois referidos flutuadores, e um, pelo menos, dos dois referidossegundos flutuadores está fixado ao referido primeiro flutuador, estando ooutro segundo flutuador fixado a um dos referidos primeiro ou segundo flutu-adores.
Em uma outra variante vantajosa de realização, a instalação deligação fundo-superfície de acordo com a invenção compreende dois conjun-tos que compreendem, cada um, uma referida torre híbrida e um referidosegundo conduíte rígido do tipo catenário, estando os dois conjuntos ligadosao mesmo suporte flutuante e dispostos de um modo sensivelmente simétri-co de um lado e de outro do referido suporte flutuante por intermédio de umasegunda ligação sensivelmente horizontal.
Em uma outra variante vantajosa de realização, a instalação deligação fundo-superfície de acordo com a invenção compreende dois conjun-tos que compreendem, cada um, duas referidas torres híbridas, estando osdois conjuntos ligados ao mesmo suporte flutuante e dispostos de um modosensivelmente simétrico de um lado e de outro do referido suporte flutuantepor intermédio de uma segunda ligação sensivelmente horizontal.
De um modo ainda mais particular, a instalação de ligações fun-do-superfície de acordo com a invenção compreende um conjunto que com-preende:
- duas referidas torres híbridas com duas referidas colunas as-cendentes verticais cujos referidos primeiros flutuadores são fixados um aooutro, e
- dois referidos segundos conduítes rígidos do tipo catenário quesobem até a subsuperfície de acordo com uma curva em catenário, essenci-almente de acordo com uma curvatura continuamente variável, até atingirdois referidos segundos flutuadores,
- estando os dois referidos segundos flutuadores fixados, res-pectivamente, aos dois referidos primeiros flutuadores. Por outras palavras,cada segundo flutuador está fixado a um referido primeiro flutuador diferente,estando os dois referidos primeiros flutuadores fixados um ao outro.
Para otimizar o espaço do campo de exploração petrolífero, éentão possível colocar múltiplas instalações de acordo com a invenção cons-tituídas, respectivamente, pelos referidos conjuntos de 1 ou 2 torres híbridas,cada uma com uma só coluna ascendente, associadas a 1 ou 2 conduítesrígidos catenários, constituindo cada conjunto uma espécie de ilha de explo-ração.A relativa estabilidade e os movimentos reduzidos destes con-juntos ou ilhas permitem instalar os referidos conjuntos a distâncias relati-vamente próximas, nomeadamente a menos de 50 m uns dos outros.
Em uma forma de realização preferida, os referidos flutuadoressão fixados entre si por meios de fixação situados ao nível de 2 pontos emcada flutuador, separados verticalmente, de modo a solidarizar os movimen-tos respectivos dos 2 flutuadores, de um modo preferido meios de fixaçãosituados em 2 pontos próximos, respectivamente, das extremidades superiore inferior dos bidões cilíndricos que constituem os referidos flutuadores.
Ainda de um modo vantajoso, os, pelo menos, dois flutuadoresfixados entre si são inseridos no interior de uma blindagem periférica de for-ma hidrodinâmica, de um modo preferido cilíndrica.
O referido conduíte de ligação entre o suporte flutuante e a ex-tremidade superior da coluna ascendente vertical pode ser:
- um conduíte flexível ou de rigidez reduzida se o flutuador detopo se encontrar próximo da superfície, ou
- um conduíte em aço espesso, por conseguinte rígido, se o flu-tuador de topo se encontrar a grande profundidade.
Para ligar os conduítes flexíveis aos referidos conduítes rígidosou coluna ascendente intercalam-se dispositivos de tipo pescoço de cisne,conhecido pelos versados na técnica e cujo exemplo melhorado está descri-to no documento FR 2809136 em nome da requerente.
Em uma variante vantajosa de realização, os pontos de engatedos referidos primeiro conduíte de ligação flexível e segundo conduíte deligação flexível nas extremidades superiores, respectivamente, dos referidosprimeiro conduíte rígido e segundo conduíte rígido estão situados a alturasdiferentes e um dos referidos primeiro e segundo conduítes de ligação flexí-veis está situado por baixo do outro referido conduíte de ligação flexível e,de um modo preferido, com um comprimento e uma curvatura mais acentua-dos do conduíte de ligação flexível mais baixa.
Esta configuração permite evitar os choques entre os 2 primeiroe segundo conduítes de ligação flexíveis quando estas se movimentam de-vido ao efeito da ondulação, de correntes e/ou do movimento do suporte flu-tuante.
Em uma outra variante de realização, os pontos de engate dosreferidos primeiro e segundo conduítes de ligação flexíveis nas extremidadessuperiores, respectivamente, da coluna ascendente vertical e dos conduíterígido de tipo SCR estão sensivelmente à mesma altura e os 2 conduítesflexíveis têm, sensivelmente, o mesmo comprimento, a mesma curvatura, eestão ligadas uma à outra de modo a serem sensivelmente solidárias umacom a outra, para serem submetidas, se for o caso disso, a movimentos sín-cronos e evitar qualquer interferência e choque entre os 2 conduítes flexíveisem caso de movimento ligado à ondulação, às correntes e/ou aos movimen-tos do suporte flutuante.
De acordo com um outro aspecto, a presente invenção propor-ciona, igualmente, um método de colocação no mar de uma instalação deacordo com a invenção, caracterizado por compreender as seguintes etapas:
1) montar, a partir de um navio de instalação à superfície, umareferida coluna ascendente que se faz descer e ancorar no fundo do mar auma referida primeira placa base e aplicar uma tensão ao topo da mesmapor intermédio de um referido primeiro flutuador imerso em subsuperfície, eligar a extremidade inferior da referida coluna ascendente à extremidade deum referido primeiro conduíte submarino repousado no fundo do mar, e
2) montar, a partir de um navio de instalação à superfície, umreferido segundo conduíte rígido à qual se aplica uma tensão no seu topopor intermédio de um referido segundo flutuador imerso em subsuperfície e,se for o caso disso, quando o referido segundo conduíte rígido é uma colunaascendente vertical, liga-se a extremidade inferior da referida coluna ascen-dente à extremidade de um referido segundo conduíte submarino repousadono fundo do mar, e
3) aproximar e fixar os referidos primeiro e segundo flutuadoresum ao outro, e
4) estabilizar, de um modo preferido, o referido primeiro flutuadorpor intermédio de, pelo menos, uma referida primeira e/ou segunda ligação,e
5) colocar os referidos conduítes de ligação entre as referidascolunas ascendentes e segundo conduíte rígido, por um lado, e um mesmoreferido suporte flutuante por outro lado.
Se for o caso disso, na etapa 2), ancora-se o referido segundoconduíte rígido constituído por uma coluna ascendente vertical a uma se-gunda placa base independente e espaçada da referida primeira placa baseem, pelo menos, 25 m.
De acordo com um outro aspecto mais particular, a presente in-venção tem como objetivo um método de exploração de campo petrolíferocom o auxílio de, pelo menos, uma instalação de acordo com a invenção, naqual se transferem fluidos entre um suporte flutuante e conduítes submari-nos repousados no fundo do mar, em que esses fluidos compreendem petró-leo, e de um modo preferido com o auxílio de múltiplas das referidas instala-ções, nomeadamente de 3 a 20 das referidas instalações de acordo com ainvenção ligadas ao mesmo suporte flutuante.
Para ligar entre si os diferentes conduítes, utilizam-se, de umaforma conhecida, elementos de conexão, nomeadamente do tipo conectoresautomáticos, que compreendem o bloqueio entre uma parte macho e umaparte fêmea complementar, estando este bloqueio concebido para ser efetu-ado de um modo muito simples no fundo do mar com o auxílio de um ROV,robô comandado a partir da superfície, sem necessitar de uma intervençãopessoal directa e manual.
Outras características e vantagens da presente invenção irãoaparecer à luz da descrição pormenorizada das formas de realização que seseguem, fazendo-se referência às figuras 1 a 6:
- a figura 1a é uma vista frontal de duas torres híbridas no de-curso da instalação por intermédio de um navio de superfície, a pouca dis-tância uma da outra,
- a figura 1 b apresenta de forma pormenorizada, vista de frente,a aproximação e o engate dos dois flutuadores na parte alta das suas colu-nas ascendentes da figura 1a, por meio de um ROV,- a figura 2a representa em uma vista frontal o estado final das du-as torres híbridas, depois da solidarização dos seus dois flutuadores entre si,
- a figura 2b é a vista lateral relativa à figura 2a, que mostra empormenor a posição do FPSO ancorado à superfície,
- a figura 3 é uma vista lateral de uma torre híbrida à qual se co-necta um conduíte de tipo SCR equipado com o seu flutuador individual,
- as figuras 3a-3b são cortes efetuados segundo o plano AA dafigura 3, que mostram em pormenor os dois tipos de montagem, respectiva-mente uma SCR em uma torre híbrida (3a), e duas SCR que possuem, cadauma, o seu próprio flutuador individual, em duas torres híbridas geminadas (3b),
- a figura 4 é a vista lateral relativa à figura 3 no final da instala-ção que mostra em pormenor as ligações com o FPSO,
- a figura 5 é uma vista lateral de uma torre híbrida de acordocom a figura 4 à qual se conecta um conduíte de tipo SCR equipado com oseu flutuador individual, estabilizado em uma posição sensivelmente verticalpor intermédio de uma ligação do tipo cabo de ancoramento,
- a figura 5a é uma vista lateral de um suporte flutuante ao qualse ligam dois conjuntos de torre híbrida 1a, 4a conectados, cada um, a umconduíte catenário ou SCR 1b disposta de um lado e de outro do referidosuporte flutuante,
- a figura 6a é um corte segundo o plano AA da figura 3 quemostra em pormenor o modo de solidarização da carenagem cilíndrica aosdiversos flutuadores que funciona como blindagem hidrodinâmica,
- a figura 6b é uma vista lateral da carenagem cilíndrica dos flu-tuadores equipada com aletas antivórtice.
Nas figuras 1a-1b e 2a representou-se em uma vista frontal e emuma vista lateral 2b, as diferentes fases de colocação de uma instalação deligação fundo-superfície de dois conduítes 10a, 10b submarinas repousadosno fundo do mar, nomeadamente a grande profundidade, que compreende:
1) uma primeira torre híbrida que compreende:
a) uma coluna 1a ascendente vertical cuja extremidade inferiorestá fixada a uma primeira placa base 3a ancorada no fundo do mar e ligadaa um referido conduíte 10a submarino repousado no fundo do mar e cujaextremidade superior está ligada a um primeiro flutuador 2a imerso em sub-superfície, de um modo preferido a, pelo menos, 50 m de profundidade, e
b) um primeiro conduíte 4a de ligação, de um modo preferido umconduíte flexível, que assegura a ligação entre um suporte flutuante 11 e aextremidade superior da referida coluna ascendente, e
2) pelo menos um segundo conduíte 1b rígido do tipo coluna as-cendente vertical cuja extremidade inferior está fixada a uma segunda placabase 3b ancorada no fundo do mar e independente da referida primeira pla-ca base 3a e está ligada a um referido segundo conduíte 10b submarino re-pousado no fundo do mar, e que sobe desde o referido segundo conduítesubmarino repousado no fundo do mar ao qual a sua extremidade inferiorestá ligada, até atingir a subsuperfície onde a sua extremidade superior éligada a, pelo menos, respectivamente um segundo conduíte 4b de ligação,de um modo preferido flexível, que assegura a sua ligação com um mesmoreferido suporte flutuante 11. A extremidade inferior de cada coluna 1a, 1bascendente está ancorada ao nível de uma placa base 3a, 3b distinta, e aextremidade superior de cada coluna 1a, 1b ascendente vertical está ligada,respectivamente, a um primeiro flutuador 2a e segundo flutuador 2b situadosensivelmente à mesma profundidade que o referido primeiro flutuador 2a efixado ao referido primeiro flutuador.
As referidas primeira e segunda placas base 3a, 3b compreen-dem âncoras de sucção enfiadas no fundo do mar e estão espaçadas poruma distância L1 de cerca de 40 m.
Cada uma das torres híbridas compreende um conduíte 4a, 4bflexível ligado à extremidade superior da referida coluna ascendente por in-termédio de um dispositivo 7 do tipo pescoço de cisne. Para facilitar a com-preensão das explicações, o FPSO 11, bem como o pescoço de cisne 7, nãosão representados em perspectiva de fundo, mas são mostrados em porme-nor nas vistas laterais nas figuras 2b, 4 e 5.
Na figura 1a, a coluna 1a ascendente está instalada no fundo domar, a segunda coluna 1 b ascendente está para ser instalada a partir de umnavio 13 de superfície equipado com uma torre 13-1 de instalação em J. Oconjunto composto pelo conduíte 1b vertical, a corrente 5 e o segundo flutu-ador 2b é descido na direção da âncora 3b de sucção com o auxílio de mei-os de manutenção do referido navio de superfície e, simultaneamente, umguincho, não representado, é manobrado a partir da superfície pelo ROV 14,de modo a esticar o cabo 19 e levar, desse modo, a extremidade inferior dacoluna 1 b ascendente na direção da sua placa base 3b onde será, de segui-da, bloqueada de um modo conhecido, com o auxílio do referido ROV. Estaacção é facilitada porque, simultaneamente, a extremidade superior do con-duíte é esticada por um fIutuador de acordo com o eixo do mesmo.
Quando a coluna 1a ascendente é instalada no fundo do mar e,quando é ligada, de modo individual, ao FPSO 11 por um conduíte 4b flexí-vel, sob o efeito dos deslocamentos do referido FPSO à superfície submeti-do à ondulação, ao vento e às correntes, a referida torre híbrida desloca-se,sensivelmente, em um cone com um ângulo β de ponta. Quando se querinstalar 2 torres híbridas, para evitar as interferências das duas colunas as-cendentes entre si, é, então, necessário instalá-las a uma distância conside-rável, por exemplo 60 a 100 m, para evitar que os flutuadores não entremem contato um com o outro. No dispositivo de acordo com a invenção, insta-lam-se, desse modo, duas torres híbridas de colunas ascendentes a poucadistância uma da outra utilizando flutuadores equipados com meios 6-1, 6-2de fixação que permitem ligá-los uns aos outros em, pelo menos, 2 locaisafastados na direção vertical, e isto permite poder efetuar de um modo sim-ples e fácil o ancoramento e a colocação das referidas duas colunas ascen-dentes, e depois solidarizar os dois flutuadores entre si como representadona figura 1b. Com esta finalidade, por meio de um guincho, não representa-do, instalado no ROV 14, aproximam-se, sensivelmente no plano XoZ, ostopos dos dois referidos flutuadores 2a-2b que são bloqueados em 6-1 e,depois, o ROV desloca-se para a parte inferior dos referidos flutuadores eaproxima, da mesma forma, por meio de um guincho, as duas partes baixasdos flutuadores que são bloqueadas em 6-2, para se obter a configuraçãofinal representada em vista frontal na figura 2a. É, por conseguinte, necessá-rio que os flutuadores estejam previamente equipados com meios de fixaçãoum ao outro. Com essa finalidade, os flutuadores apresentam reforços inter-nos, por exemplo, reforçadores circulares, ou ainda divisórias internas sóli-das ou com orifícios, situadas ao nível dos meios de fixação, de modo atransmitir entre os dois referidos flutuadores todos os esforços originadospela ondulação, vento e correntes que agem sobre o conjunto dos compo-nentes e sobre o FPSO. Os referidos meios de fixação ou são chapas mon-tadas por intermédio de parafusos pelos mergulhadores, se a profundidadede água for suficientemente pequena, ou são, de um modo preferido, conec-tores automáticos accionados por um ROV pilotado a partir da superfície.
As duas colunas 1a, 1b ascendentes formam entre si um ânguloα de 1 a 10° devido ao espaçamento das suas placas base 3a, 3b. Dessemodo, o fato de as duas ligações fundo-superfície terem um ponto de fixaçãoao nível superior, mas sistemas de ancoramento diferentes e espaçados umdo outro, em caso de dilatação diferencial devido a temperaturas diferentesem cada um dos conduítes verticais, fará com que haja uma deformação dotriângulo de ângulo α de ponta e cuja base é constituída pela linha reta sen-sivelmente horizontal que liga as duas placas base. Desse modo, se a confi-guração representada na figura corresponder às duas colunas 1a-1b ascen-dentes com a mesma temperatura, quando a coluna 1a ascendente estiverquente e a coluna 1b ascendente permanecer fria, o triângulo se deformaráe o seu vértice constituído pelos flutuadores 2a, 2b se deslocará para a direi-ta da figura, não podendo ocorrer esta deformação nos dispositivos da técni-ca anterior descritos previamente.
Por fim, instalam-se na extremidade do pescoço de cisne 7, naboca do conduíte vertical, os conduítes 4a, 4b flexíveis de ligação, solidárioscom o FPSO 11. Antes da instalação dos referidos conduítes de ligação fle-xíveis, o conjunto das duas colunas ascendentes está, sensivelmente, noplano vertical ZoX, mas os conduítes de ligação flexíveis criam uma tensãohorizontal que estabiliza o conjunto tendendo a conduzir o conjunto das duastorres híbridas de colunas ascendentes na direção do referido FPSO, for-mando um ângulo γ negativo no plano ZoY, como representado na figura 2b.Nas figuras 3, 4 e 5 representou-se uma segunda forma de reali-zação na qual uma instalação de ligação fundo-superfície de dois conduítes10a, 10b submarinos repousados no fundo do mar, nomeadamente a grandeprofundidade, compreende:
1) uma primeira torre híbrida que compreende:
a) uma coluna 1a ascendente vertical cuja extremidade inferiorestá fixada a uma primeira placa base 3a ancorada no fundo do mar e ligadaa um referido conduíte 10a submarino repousado no fundo do mar e cujaextremidade superior está ligada a um primeiro flutuador 2a imerso em sub-superfície, de um modo preferido a, pelo menos, 100 m de profundidade, e
b) um primeiro conduíte 4a de ligação, de um modo preferido umconduíte flexível mergulhante, que assegura a ligação entre um suporte flu-tuante 11 e a extremidade superior da referida coluna ascendente, e
2) um referido segundo conduíte 1b rígido do tipo catenárioconstituído por um referido segundo conduíte 10b submarino repousado nofundo do mar que sobe até atingir a subsuperfície de acordo com uma curvaem catenário essencialmente de acordo com uma curvatura continuamentevariável, até chegar ao referido segundo flutuador.
Na figura 3 representou-se, em uma vista lateral, a coluna 1aascendente da torre híbrida na qual um navio 13 de superfície instala umconduíte 1b rígido de tipo SCR equipado com o seu próprio flutuador 2b, a-travessando o referido conduíte de tipo SCR o referido flutuador 2b e termi-nando na sua parte superior por um pescoço de cisne 7. Na fase final deaproximação do referido segundo flutuador 2b ao referido primeiro flutuador2a da torre híbrida, os dois flutuadores são bloqueados entre si em 6-1 naparte alta, e em 6-2 na parte baixa.
A figura 3a é uma vista em corte segundo o plano AA da figura 3que mostra em pormenor a montagem de uma SCR 1b em uma torre híbridaúnica, uma blindagem 8 com perfil hidromecânico, de um modo preferidocom uma seção circular envolve o conjunto dos flutuadores, de modo a mi-nimizar os esforços hidrodinâmicos devidos à corrente e à ondulação.
A figura 3b é uma vista em corte segundo o plano AA da figura 3que mostra em pormenor a montagem de duas SCR 1 b1, 1 b2 equipadas,cada uma, com o seu próprio flutuador 2b1, 2b2, estando as duas referidasSCR, de um modo preferido, dispostas simetricamente em um plano queforma um ângulo delta, por exemplo 30°, de um modo preferido simétrico emrelação ao plano vertical ZoY.
Como representado na figura 4, a ou as SCR 1b estão dispostasdo lado da coluna 1a ascendente mais afastado do FPSO 11 por motivosevidentes ligados às limitações de ocupação de espaço, e as referidas SCR1b criam uma tensão H horizontal importante que tende a separar os doisflutuadores 2a, 2b do FPSO 11, e a ou as torres híbridas das colunas 1a as-cendentes inclinam-se, então, com um ângulo γ positivo.
O fato das SCR estarem defasadas com um ângulo δ em rela-ção ao plano ZoY, permite reduzir o valor global desta tensão H, porque a-penas a projecção sobre o plano ZoY da tensão horizontal de cada uma dasreferidas SCR participa na referida tensão H, anulando-se as projecções dastensões horizontais respectivas das referidas SCR no plano XoZ. Desse mo-do, o aumento do referido ângulo δ permite minimizar a tensão H horizontalglobal, mas apresenta o inconveniente de aumentar a área de cobertura pro-jetada no solo, o que vai contra o objetivo inicial pretendido, que consiste empoder instalar um máximo de conduítes em um espaço limitado; o que leva,então, a um compromisso entre o nível de tensão H horizontal global e a á-rea de cobertura projetada no solo.
Em uma versão preferida da invenção representada na figura 5,instala-se, de um modo vantajoso, uma ligação 9-1 solidária na sua extremi-dade superior com o flutuador 2a principal e na sua extremidade inferior comuma âncora de peso ou uma âncora 3c de sucção, constituindo, desse mo-do, um tirante. Este tirante funciona, desse modo, como esticador e com-pensa a tensão H horizontal, permitindo, desse modo, estabilizar o ângulo γcom um qualquer valor, por exemplo γ = 0, como representado na referidafigura 5, impedindo, desse modo, qualquer movimento dos flutuadores 2a,2b e dos conduítes 1a, 1 b no plano axial dos dois conduítes ZoY.
Em uma versão preferida da invenção, representada na figura5a, a instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a invenção com-preende dois conjuntos que compreendem, cada um, uma dita torre híbridacom uma única coluna 1a ascendente e um referido segundo conduíte 1brígido do tipo catenário, estando os dois conjuntos ligados ao mesmo supor-te flutuante (11) e dispostos de um modo sensivelmente simétrico de um la-do e de outro do referido suporte flutuante por uma segunda ligação (9-2)sensivelmente horizontal que constitui, desse modo, um tirante horizontalque permite compensar os referidos esforços HeH' horizontais opostos.
A figura 6a é um corte segundo o plano AA da figura 3 relativo àconfiguração da figura 3b, que mostra em pormenor uma blindagem 8 cilín-drica com seção circular composta com duas semicapas 8-1, 8-2 montadasem 15, estando as referidas semicapas solidarizadas com os referidos flutu-adores por ligações 16 em elastômero. Esta blindagem proporciona um perfilhidrodinâmico que se estende, de um modo vantajoso, pela totalidade daaltura dos flutuadores, eles próprios constituídos por bidões cilíndricos, demodo a minimizar os efeitos da ondulação e da corrente, o que reduz, entãoe consideravelmente, os movimentos do conjunto, reduzindo, por isso, osproblemas de fadiga durante todo o tempo de vida útil da instalação que ul-trapassa 25-30 anos, e mesmo mais.
Na figura 6b representaram-se, em uma vista lateral, as semica-pas montadas em forma de cilindro, equipadas com aletas 17 antivórtice,conhecidas pelos versados na técnica, de modo a evitar a aparição de fe-nômenos de vibrações fortemente prejudiciais à resistência à fadiga dos di-versos elementos mecânicos. Nesta figura só se representaram as blinda-gens, não sendo representados os flutuadores, os conduítes e outros aces-sórios.
Nas figuras 3, 4, 5 e 5a, representou-se a instalação na qual osreferidos primeiro conduíte 4a de ligação flexível e segundo conduíte 4b deligação flexível se situam a alturas diferentes. A parte superior dos segundosconduítes 1b rígidos de tipo SCR atravessa os referidos segundos flutuado-res 2b, e o ponto de engate dos referidos segundos conduítes 4b flexíveis naextremidade superior dos referidos segundos conduítes 1b rígidos está situ-ado por cima dos referidos segundos flutuadores 2b. Em compensação, aextremidade superior dos referidos primeiros conduítes rígidos constituídospor colunas 1a ascendentes verticais está ligada ao referido primeiro flutua-dor 2a por intermédio de correntes 5, de modo que a extremidade superiordas referidas colunas 1a ascendentes verticais e o ponto de engate dos refe-ridos primeiros conduítes 4a flexíveis na extremidade superior das referidascolunas 1a ascendentes verticais estejam situados por baixo do referido pri-meiro flutuador 2a.
Nesta configuração, os 2 segundos conduítes de ligação ouconduítes 4a, 4b flexíveis - os quais chegam pela sua outra extremidade aonível do suporte flutuante sensivelmente à mesma altura - formam curvascom curvaturas diferentes.
Mais precisamente, o primeiro conduíte 4a flexível permanecesempre por baixo do segundo conduíte 4b flexível e o primeiro conduíte 4aflexível apresenta uma curvatura mais acentuada, ou seja, mergulha maisque o segundo conduíte 4b, sendo o primeiro conduíte 4a flexível mais com-prido que o segundo conduíte 4b flexível.
Desta forma, evita-se qualquer interferência entre os 2 conduítes4a e 4b flexíveis quando são sujeitos a movimentos devido aos efeitos daondulação, da corrente e/ou aos movimentos do suporte flutuante, e isto a-pesar do fato dos 2 conduítes flexíveis terem movimentos independentes.
Em uma outra forma de realização não representada nas figuras,pode-se evitar as interferências entre 2 conduítes 4a, 4b flexíveis quandoestes estão em movimento, instalando-os à mesma altura e ligando-os umao outro de modo a solidarizá-los no seu movimento. Neste caso, as extre-midades superiores dos primeiros conduítes rígidos ou colunas 1a ascen-dentes verticais e dos segundos conduítes 1b rígidos de tipo SCR, bem co-mo os pontos de engate dos segundos conduítes 4a e 4b de ligação flexíveischegam sensivelmente à mesma altura e os referidos conduítes 4a e 4b fle-xíveis têm sensivelmente o mesmo comprimento e a mesma curvatura. Des-se modo, os dois conduítes 4a e 4b flexíveis são sujeitos a movimentos idên-ticos e não interferem chocando entre si nos seus movimentos respectivos.
Claims (16)
1. Instalação de ligações fundo-superfície de, pelo menos, doisconduítes (10a, 10b) submarinos repousados no fundo do mar, nomeada-mente a grande profundidade, que compreende:-1) uma primeira torre híbrida que compreende:a) um primeiro conduíte rígido que consiste em uma coluna (1a)ascendente vertical cuja extremidade inferior está fixada a uma primeira pla-ca base (3a) ancorada no fundo do mar e ligada a um primeiro referido con-duíte (10a) submarino repousado no fundo do mar e cuja extremidade supe-rior está sujeita à aplicação de uma tensão de um modo sensivelmente verti-cal por um primeiro flutuador (2a) imerso em subsuperfície, de um modo pre-ferido a, pelo menos, 100 m de profundidade, ao qual está ligada, eb) um primeiro conduíte (4a) de ligação, de um modo preferido,um conduíte flexível, que assegura a ligação entre um suporte flutuante (11)e a extremidade superior da referida coluna ascendente, e-2) pelo menos um segundo conduíte (1b) rígido que sobe desdeo fundo do mar onde está repousado (10b) ou desde um referido segundoconduíte submarino repousado no fundo do mar à qual a sua extremidadeinferior está ligada, até atingir a subsuperfície onde a sua extremidade supe-rior é ligada a, pelo menos, respectivamente um segundo conduíte (4b) deligação, de um modo preferido flexível, que assegura a sua ligação com ummesmo referido suporte flutuante (11), caracterizada por:- a extremidade inferior do (ou dos) referido(s) segundo(s) con-duíte(s) (1b) rígido(s) não estar ancorada à referida primeira placa base (3a), e- a extremidade superior do (ou dos) referido(s) segundo(s) con-duíte(s) (1b) rígido(s) estar ligada, respectivamente, a um segundo flutuador(2b) situado sensivelmente à mesma profundidade que o referido primeiroflutuador (2a) e fixado rigidamente ao referido primeiro flutuador, de um mo-do preferido um ao outro.
2. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a reivin-dicação 1, caracterizada pelo fato de que um referido segundo conduíte (1b)rígido é constituído por uma segunda coluna ascendente vertical cuja extre-midade inferior é fixada a uma segunda placa base (3b) ancorada no fundodo mar independente da referida primeira placa base (3a) e está ligado a umreferido segundo conduíte (10b) submarino repousado no fundo do mar.
3. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a reivin-dicação 2, caracterizada pelo fato de que a referida segunda placa base (3b)está situada a uma distância de, no máximo, 50 m, de um modo preferido 25a 50 m da referida primeira placa base (3a).
4. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a reivin-dicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que as referidas primeira e se-gunda placa base (3a, 3b) compreenderem âncoras de sucção enfiadas nofundo do mar.
5. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a reivin-dicação 1, caracterizada pelo fato de que um referido segundo conduíte (1b)rígido é um conduíte do tipo catenário constituído pela extremidade de umreferido segundo conduíte submarino repousado no fundo do mar que sobeaté à subsuperfície de acordo com uma curva em forma de catenário, es-sencialmente de acordo com uma curvatura continuamente variável, até a-tingir o referido segundo flutuador.
6. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a reivin-dicação 5, caracterizada pelo fato de que o referido primeiro flutuador estáligado no fundo do mar a uma terceira placa base (3c) por, pelo menos, umaprimeira ligação (9-1), estando a referida primeira placa base posicionadaentre a referida terceira placa base e o referido segundo conduíte (1b) rígido.
7. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com as rei-vindicações 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que compreende dois referi-dos conduítes rígidos constituídos, cada um, por um referido conduíte (1b1,-1 b2) do tipo catenário que sobe até a subsuperfície de acordo com uma cur-va em catenário, essencialmente de acordo com uma curvatura continua-mente variável, até atingir dois referidos flutuadores, e por um, pelo menos,dos dois referidos segundos flutuadores estar fixado ao referido primeiro flu-tuador, estando o outro segundo flutuador fixado a um dos referidos primeiroou segundo flutuador.
8. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com umadas reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que compreende doisconjuntos que compreendem, cada um, uma referida torre híbrida e um refe-rido segundo conduíte rígido do tipo catenário, estando os dois conjuntosligados ao mesmo suporte flutuante (11) e dispostos de um modo sensivel-mente simétrico de um lado e do outro do referido suporte flutuante por in-termédio de uma segunda ligação (9-2) sensivelmente horizontal.
9. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com umadas reivindicações 2 a 6, caracterizada pelo fato de que compreende duasreferidas torres híbridas, estando os dois conjuntos ligados ao mesmo supor-te flutuante (11) e dispostos de um modo sensivelmente simétrico de um la-do e de outro do referido suporte flutuante por intermédio de uma segundaligação (9-2) sensivelmente horizontal.
10. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com umadas reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que compreende umconjunto que compreende:- duas referidas torres híbridas com duas referidas colunas (1a1,1a2) ascendentes verticais cujos referidos primeiros flutuadores (2a1, 2a2)são fixados um ao outro, e- dois referidos segundos conduítes (1b1, 1b2) rígidos do tipocatenário que sobem até à subsuperfície de acordo com uma curva em ca-tenário, essencialmente de acordo com uma curvatura continuamente variá-vel, até atingir dois referidos segundos flutuadores (2b1, 2b2),- estando os dois referidos segundos flutuadores (2b1, 2b2) fixa-dos, respectivamente, aos dois referidos primeiros flutuadores (2a1, 2a2).
11. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com umadas reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que os referidos flutua-dores são fixados entre si por meios (6-1, 6-2) de fixação situados ao nívelde 2 pontos em cada flutuador, separados verticalmente, de modo a solidari-zar os movimentos respectivos dos 2 flutuadores, de um modo preferidomeios (6-1, 6-2) de fixação situados em 2 pontos próximos, respectivamente,das extremidades superior e inferior dos bidões cilíndricos que constituemnos referidos flutuadores.
12. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com umadas reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que os, pelo menos,dois flutuadores fixados entre si são inseridos no interior de uma blindagemperiférica de forma hidrodinâmica, de um modo preferido cilíndrica.
13. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com umadas reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que os pontos de enga-te dos referidos primeiro conduíte (4a) de ligação flexível e segundo conduíte(4b) de ligação flexível nas extremidades superiores, respectivamente, dosreferidos primeiro conduíte (1a) rígida e segundo conduíte (1b) rígida esta-rem situados a alturas diferentes e uma das referidas primeira e segunda(4a, 4b) conduítes de ligação flexíveis estar situada por baixo da outro referi-do conduíte de ligação flexível e, de um modo preferido, com um compri-mento e uma curvatura mais acentuados do conduíte de ligação flexível mais baixa.
14. Método de colocação no mar de uma instalação como defini-do em uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que com-preende as seguintes etapas:1) montar, a partir de um navio (13) de instalação à superfí-cie, uma referida coluna vertical (1a) ascendente que se faz descer e anco-rar no fundo do mar a uma referida primeira placa base (3a) e aplicar umatensão ao topo da mesma por intermédio de um referido primeiro flutuadorimerso em subsuperfície, e ligar a extremidade inferior da referida colunaascendente à extremidade de um referido primeiro conduíte (10a) submarinorepousado no fundo do mar, e2) montar, a partir de um navio (13) de instalação à superfí-cie, um referido segundo conduíte (1b) rígido ao qual se aplica uma tensãono seu topo por intermédio de um referido segundo flutuador imerso em sub-superfície e, se for o caso disso, quando o referido segundo conduíte rígidofor uma coluna ascendente vertical, liga-se a extremidade inferior da referidacoluna ascendente à extremidade de um referido segundo conduíte (10b)submarino repousado no fundo do mar, e-3) aproximar e fixar os referidos primeiro e segundo flutuado-res um ao outro, e-4) estabilizar, de um modo preferido, o referido primeiro flu-tuador por intermédio de, pelo menos, uma referida primeira e/ou segundaligação (9-1, 9-2), e-5) colocar os referidos conduítes (4a, 4b) de ligação entre osreferidos coluna ascendente e segundo conduíte rígido, por um lado, e ummesmo referido suporte flutuante por outro lado.
15. Método de exploração de campo petrolífero com o auxílio de,pelo menos, uma instalação como definido em uma das reivindicações 1 a-12, na qual se transferem fluidos entre um suporte flutuante e conduítessubmarinos repousados no fundo do mar, em que esses fluidos compreen-dem petróleo.
16. Método de exploração de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que é implementada múltiplas das referidas insta-lações, de um modo preferido de 3 a 20 das referidas instalações.
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