BRPI0615091B1 - Instalação que compreende, pelo menos, duas ligações fundo-superfície de, pelo menos, dois conduítes submarinos repousados no fundo do mar - Google Patents
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Abstract
instalação que compreende, pelo menos, duas ligações fundo-superfície de, pelo menos, dois conduítes 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
(54) Título: INSTALAÇÃO QUE COMPREENDE, PELO MENOS, DUAS LIGAÇÕES FUNDOSUPERFÍCIE DE, PELO MENOS, DOIS CONDUÍTES SUBMARINOS REPOUSADOS NO FUNDO DO MAR (51) Int.CI.: E21B 17/01; E21B 43/01 (52) CPC: E21B 17/015,E21B 43/0107 (30) Prioridade Unionista: 26/08/2005 FR 05 08773 (73) Titular(es): SAIPEM S.A.
(72) Inventor(es): FLORIANO CASOLA; HENRI-JACQUES WATTEZ; GIUSEPPE ATTANASIO; GARRY MAHONEY
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para INSTALAÇÃO
QUE COMPREENDE, PELO MENOS, DUAS LIGAÇÕES FUNDO-SUPERFÍCIE DE, PELO MENOS, DOIS CONDUÍTES SUBMARINOS REPOUSADOS
NO FUNDO DO MAR”.
A presente invenção tem como objetivo uma instalação de múltiplas ligações fundo-superfície de, pelo menos, dois conduítes submarinos repousados no fundo do mar, nomeadamente, instalados a grande profundidade e compreendendo, pelo menos, uma torre híbrida.
»
O setor técnico da invenção abrange, mais particularmente, o domínio da fabricação e da instalação de colunas ascendentes («riser») de produção para a extração submarina de petróleo, gás ou de qualquer outro material solúvel ou fusível ou de uma suspensão de matéria mineral a partir * de uma boca do furo imersa até a um suporte flutuante, para o desenvolvtmento de campos de produção instalados em mar alto ao largo das costas.
Sendo a aplicação principal e imediata da invenção no domínio da produção petrolífera.
O suporte flutuante comporta, de um modo geral, meios de ancoramento para se manter em posição apesar dos efeitos das correntes, dos ventos e da ondulação. Comporta também, de um modo geral, meios de ar20 mazenamento e tratamento do petróleo, bem como meios de descarga para petroleiros de armazenamento, apresentando-se estes últimos a intervalos regulares para efetuar a recolha da produção. A denominação corrente destes suportes flutuantes reside no termo anglo-saxônico Floating Production Storage Offloading’1 (que significa meio flutuante de armazenamento, pro25 dução e descarga e do qual se utiliza o termo acrônimo FPSO no conjunto da descrição que se segue.
Conhecem-se ligações fundo-superfície de um conduíte subma( rino repousado no fundo do mar, ligação do tipo denominado torre híbrida que compreende:
- uma coluna ascendente vertical cuja extremidade inferior está ancorada no fundo do mar e ligada a um referido conduíte repousado no fundo do mar, e a extremidade superior está suspensa por um flutuador imerso em subsuperfície ao qual está ligada, e
- um conduíte de ligação, de um modo geral um conduíte de ligação flexível, entre a extremidade superior da referida coluna ascendente e um suporte flutuante à superfície, assumindo o referido conduíte de ligação flexível, se for o caso disso, e devido ao seu próprio peso, a forma de uma curva catenário mergulhante, ou seja, que desce muito abaixo do flutuador para subir, de seguida, até ao suporte flutuante.
Conhecem-se, igualmente, ligações fundo-superfície que resultam de se fazer subir, de forma contínua, até a subsuperfície, conduítes resistentes e rígidos constituídos por elementos tubulares em aço de grande espessura soldados ou aparafusados entre si, com uma configuração de catenário com uma curvatura continuamente variável ao longo de todo o seu comprimento em suspensão, denominados normalmente como «Steel Catenary Riser» (SCRs) o que significa «coluna ascendente em aço em forma de catenário» e também denominados normalmente como «conduíte rígido do tipo catenário» ou «coluna ascendente do tipo SCR».
Um conduíte catenário deste tipo pode subir até o suporte flutuante à superfície ou apenas até um flutuador em subsuperfície que aplica uma tensão à sua extremidade superior, a qual é então ligada a um suporte flutuante por intermédio de um conduíte de ligação flexível mergulhante.
No documento WO 03/102350 da requerente descrevem-se colunas ascendentes catenários com configuração reforçada.
No documento WO 00/49267 da requerente, propôs-se como conduíte de ligação entre a coluna ascendente, cujo topo está sujeito à aplicação de uma tensão por um flutuador imerso em superfície, e o suporte flutuante, conduítes rígidos de tipo SCR e instala-se o flutuador na boca da coluna 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), propôs-se utilizar instalações que compreendem 2 conduítes rígidos catenário do tipo SCR, em que cada uma sobe até, respectivamente, 2 flutuadores imersos em subsuperfície e as extremidades superiores dos referidos conduΡ ítes rígidos de tipo SCR estão ligadas, respectivamente, a 2 conduítes flexíveis merguihantes que asseguram a ligação entre os referidos conduítes rígidos SCR e um suporte flutuante. Estas 2 ligações fundo-superfície são dispostas simetricamente, uma em relação à outra, e, sensivelmente, à mesma altura, quer no que se refere à extremidade superior da SCR quer no ponto de fixação e da curva formada pelos referidos conduítes flexíveis.
No documento WO 00/08262, a instalação é particularmente instável e iria ser sujeita a movimentos intensos à mercê da ondulação e das correntes, de tal modo que uma instalação deste tipo só se concebe se os conduítes forem do tipo conduíte flexível e não conduítes de tipo SCR que apresentariam na zona do ponto de contato com o solo, a zona mais sujeita a tensões, fenômenos de fadiga totalmente incompatíveis com um condicionamento com um tempo de vida útil de 10, e mesmo 30 anos.
No documento WO 03/097990, a instalação é mais estável por15 que cada um dos flutuadores está ancorado no fundo do mar por intermédio de um tirante. Por outro lado, a ligação horizontal entre os flutuadores é constituída, igualmente, por um tirante de massa importante, portanto com uma configuração de catenário. Esta situação cria uma tensão horizontal que compensa a tensão horizontal de cada um dos conduítes de tipo SCR em forma de catenário. Mas o conjunto apresenta, desse modo, uma flexibilidade muito importante, incompatível com um comportamento aceitável a longo prazo para um conduíte de tipo rígido SCR, nomeadamente ao nível da zona do ponto de contato com o solo.
Nestas 2 patentes, as 2 ligações fundo-superfície e, nomeada25 mente, os 2 flutuadores estão afastados um do outro por uma grande distância para evitar os choques entre os movimentos dos 2 flutuadores e dos 2 conduítes flexíveis nos seus movimentos respectivos sob o efeito dos deslocamentos do suporte flutuante e/ou da ondulação, do vento e das correntes.
Procura-se implementar um máximo de ligações fundo-superfície a partir de um mesmo suporte flutuante para otimizar a exploração de campos petrolíferos. É devido a isto que se propõem diferentes sistemas que possam associar várias colunas ascendentes verticais entre si, a fim de re4 duzir o espaço ocupado pelo campo de exploração e poder implementar um maior número de ligações fundo-superfície ligadas a um mesmo suporte flutuante. Tipicamente, é necessário poder instalar até 30, e mesmo 40, ligações fundo-superfície a partir de um mesmo suporte flutuante.
No documento WO 00/49267, descreveu-se uma torre híbrida múltipla que comporta um sistema de ancoramento com um tendão vertical constituído ou por um cabo, ou por uma barra metálica, ou ainda por um conduíte suspenso pela sua extremidade superior por intermédio de um flutuador. A extremidade inferior do tendão está fixada a uma placa base re10 pousado no fundo. O referido tendão comporta meios de encaminhamento repartidos ao longo de todo o seu comprimento através dos quais passam múltiplas das referidas colunas ascendentes. A referida placa base pode ser colocada simplesmente no fundo do mar e manter-se no lugar devido ao seu próprio peso, ou manter-se ancorada por meio de blocos ou de qualquer outro dispositivo apropriado para a manter no lugar. No documento WO 00/49267, a extremidade inferior da coluna ascendente vertical está apta a ser conectada à extremidade de uma manga em joelho, móvel, entre uma posição alta e uma posição baixa, relativamente à referida placa base, na qual esta manga está suspensa e associada a um meio de tração que a coloca na posição alta na ausência da coluna ascendente. Esta mobilidade da manga em joelho permite absorver as variações de comprimento da coluna ascendente sob os efeitos da temperatura e da pressão. No topo da coluna ascendente vertical, um dispositivo de batente, solidário com esta, encosta-se ao guia suporte instalado no topo do flutuador e mantém, desse modo, a totalidade da coluna ascendente em suspensão.
A ligação com o conduíte submarino repousado no fundo do mar é, de um modo geral, efetuada por intermédio de uma parte do conduíte em forma de rabo de porco ou em forma de S, sendo o referido S, então, definido em um plano, ou vertical ou horizontal, sendo a ligação com o referido conduíte submarino, de um modo geral, efetuada por intermédio de um conector automático.
Esta forma de realização que compreende múltiplas colunas as5 cendentes verticais mantidas por uma estrutura central que comporta meios de encaminhamento é relativamente dispendiosa e complexa em termos de instalação. Por outro lado, a instalação deve ser pré-fabricada em terra antes de ser rebocada para o mar e, depois de estar no local, deve ser invertida para ser instalada. Além disso, a sua manutenção exige, igualmente, custos de exploração relativamente elevados.
Nos documentos WO 05/66786 e WO 02/103153 em nome da requerente, descreveram-se torres híbridas com múltiplas colunas ascendentes com sistemas de ancoramento de colunas ascendentes verticais ap10 tos a receber 2 colunas ascendentes lado a lado a partir de uma mesma placa base de ancoramento, e cujos flutuadores no topo das referidas colunas ascendentes são solidários e fixados um ao outro por meio de uma estrutura articulada em forma de paralelogramo. As 2 colunas ascendentes são, além disso, ligadas com o auxílio de cintas tubulares fixadas a uma das colunas ascendentes e ligadas por anéis que deslizam livremente em torno da segunda coluna ascendente, de modo que as 2 colunas ascendentes possam seguir sensivelmente os mesmos movimentos laterais sendo, ao mesmo tempo, relativamente mais independentes nos seus movimentos verticais.
Com efeito, quando se deseja associar múltiplas colunas ascen20 , dentes a um mesmo suporte flutuante, surge o problema da interferência dos movimentos das referidas colunas ascendentes que são submetidas ao mesmo movimento que o seu flutuador de tensionamento no topo sob o efeito dos deslocamentos do suporte flutuante à superfície submetido à ondulação, ao vento e às correntes.
As formas de realização descritas anteriormente têm, relativamente, um bom desempenho, mas são ainda muito complicadas no que se refere ao seu método de instalação e às limitações de manutenção na altura da sua implementação, nomeadamente ao nível do sistema de ancoramento mas, igualmente, quando se trata de associar as colunas ascendentes entre si. Além disso, e sobretudo, este tipo de torre híbrida com múltiplas colunas ascendentes deve ser pré-fabricado em terra antes de ser instalado no mar.
Por outro lado, quando se implementam múltiplas ligações funt do-superfície de tipo torre híbrida, em que cada uma compreende uma única coluna ascendente vertical, é necessário, na prática, espaçar as diferentes ligações umas das outras, e isto acontece por, pelo menos, as seguintes 2 razões:
1- Em primeiro lugar, as placas base respectivas das 2 torres híbridas, quando são ancoradas por âncoras de sucção no fundo do mar, devem ser espaçadas por uma distância de, pelo menos, 5 vezes, de um modo preferido pelo menos 10 vezes, o diâmetro das referidas âncoras para evitar interferências ao nível da solidez do solo marinho e garantir um ancoramento fiável, e
2- por outro lado, os flutuadores no topo das colunas ascendentes são submetidos a deslocamentos em um cone cujo vértice está situado ao nível do sistema de ancoramento (vide figura 1), e cujo ângulo necessita de prever uma distância suficiente entre os diferentes flutuadores no topo das colunas ascendentes verticais para evitar que estes choquem uns contra os outros.
Estas limitações implicam em um alastramento da zona de exploração e uma limitação do número de ligações fundo-superfície que podem ser ligadas a um mesmo suporte flutuante, ao nível dos costados, para evitar as interferências entre as diferentes ligações.
Além disso, pelo fato de se encaminhar o petróleo bruto através de distâncias muito grandes, vários quilômetros, deve ser-lhe proporcionado um nível de isolamento extremamente dispendioso para, por um lado, minimizar o aumento da viscosidade que levaria a uma redução da produção horária dos poços e, por outro lado, para evitar o bloqueio do escoamento por depósito de parafina, ou formação de hidratos quando a temperatura desce para valores em torno dos 30-40QC. Estes últimos fenômenos são ainda mais críticos, particularmente na África Ocidental, quando a temperatura do fundo do mar é da ordem dos 4°C e quando os petróteos brutos são do tipo parafínico. É, portanto, desejável, que as ligações fundo-superfície tenham comprimentos reduzidos e, portanto, que o espaço que as diferentes ligações ligadas a um mesmo suporte flutuante ocupam seja limitado.
É devido a isto que se procura proporcionar uma instalação apta a explorar, a partir de um mesmo suporte flutuante, múltiplas ligações fundosuperfície de tipo torre híbrida com uma ocupação do espaço e movimento reduzidos e que seja também mais fácil de instalar e que possa ser fabricada no mar a partir de um navio de instalação de conduíte, e isto com o objetivo de evitar uma pré-fabricação em terra seguida por um reboque até o local e de uma inversão do conjunto para a colocação final da instalação.
Na publicação do pedido US 2004/0129425, propôs-se implementar um só e mesmo flutuador ao qual se ligam múltiplas colunas ascen10 dentes verticais e/ou conduítes de tipo SCR ancorados ou respeetivamente repousados no fundo do mar. Mas o sistema proposto nesta patente apresenta diversos inconvenientes:
- em primeiro lugar, o flutuador, por motivos de colocação da instalação, deve apresentar características de flutuabilidade variáveis, de modo a poder aumentar a flutuabilidade à medida do engate seqüencial dos diferentes conduítes do tipo coluna ascendente SCR mais conduíte flexível, e
- em segundo lugar, o engate entre o topo de uma segunda coluna ascendente vertical e/ou de um conduíte SCR no flutuador e o topo de uma primeira coluna ascendente vertical coloca problemas de ordem prática que não são resolvidos e nem mesmo sugeridos nesta publicação de pedido de patente norte-americana.
Quanto a isso, o que este pedido de patente ensina é, por conseguinte, incompleto e especulativo. Com efeito, quando se coloca uma coluna ascendente vertical no mar, in situ, a partir de um navio de superfície equipado, nomeadamente, com uma torre de instalação em J, o que é o método mais vantajoso, engatam-se entre si os elementos unitários de conduíte ou «tutores» no navio e faz-se descer, progressivamente, o conduíte em construção até o fundo do mar, estando o primeiro tutor ancorado no fundo do mar e compreendendo o último tutor um flutuador que permite estabilizar a coluna ascendente na posição vertical.
É, por conseguinte, muito difícil, e mesmo impossível, amarrar a extremidade superior de uma segunda coluna ascendente (ainda não estabi8 lizada) a um flutuador já instalado na boca de uma primeira coluna ascendente vertical anteriormente colocada. Além disso, o fato das dilatações diferenciais entre as duas referidas coluna ascendentes, uma fria e a outra quente, poderem atingir vários metros de profundidades de água de 1500 m, torna-se praticamente impossível a colocação das duas referidas colunas ascendentes em paralelo na ausência de disposições particulares, quer ao nível superior quer ao nível inferior das referidas colunas ascendentes.
Por fim, um outro inconveniente do sistema proposto neste pedido de patente US 2004/0129425 reside no fato do flutuador ter que ser prédimensionado em função de uma flutuabilidade máxima determinada, apta a aplicar uma tensão a um número predeterminado de conduítes. Ora, na prática, é desejável poder colocar as diferentes ligações fundo-superfície de modo espaçado no tempo sem ter que julgar de antemão, na altura da instalação do sistema iniciai, 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 objetivo da presente invenção consiste em proporcionar um sistema de torre com múltiplos conduítes que possa ser fabricado no mar a partir de um navio de instalação de conduíte equipado com uma torre de instalação.
De um modo mais geral, o objetivo da presente invenção consiste em proporcionar uma instalação que compreende múltiplas ligações fundo-superfície cujos métodos de fabricação, colocação e implementação em termos de manutenção sejam melhorados e, mais particularmente, simplificados.
De um modo ainda mais particular, o problema colocado de acordo com a presente invenção consiste, por conseguinte, em proporcionar uma instalação com múltiplas ligações fundo-superfície a partir de um mesmo suporte flutuante, cujos métodos de instalação e de colocação da instalação permitem simultaneamente:
- reduzir a distância de implantação entre as diferentes ligações fundo-superfície, ou seja, permitem instalar múltiplas ligações fundok
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 possível instalar ao longo de um costado de um FPSO, sem que as ligações fundosuperfície interfiram entre si, e,
- fabricar e colocar a instalação de um modo fácil, por intermédio de uma fabricação e instalação sequencial das diferentes conduítes a partir de um navio de instalação e superfície equipada com uma torre de instalação em J, e, por fim,
- otimizar a implementação dos meios de flutuabilidade no caso de uma colocação espaçada no tempo, em um longo período de tempo, entre a colocação das diferentes ligações fundo-superfície e isso sem que seja necessário conhecer à partida o número de ligações a efetuar, nem as suas características em termos de dimensões e de peso unitário.
Com efeito, na altura da fase de projecto do desenvolvimento de um campo petrolífero, o reservatório de petróleo só é conhecido, nessa altura, de modo incompleto, o que faz com que a produção em pleno imponha, então e frequentemente, a reconsideração, ao fim de alguns anos, dos esquemas iniciais de produção e organização dos equipamentos associados. Desse modo, na altura da instalação do sistema inicial, o número de ligações fundo-superfície e a sua organização são definidos relativamente às necessidades estimadas, sendo as referidas necessidades, de modo quase sistemático, revistas em alta depois de se iniciar a produção do campo, quer para a recuperação do petróleo bruto, quer para a necessidade de injetar mais água 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, a perfurar novos poços para tornar a injetar água ou gás, ou ainda a perfurar poços de produção em outras zonas do campo, de modo a aumentar a taxa de recuperação global, o que complica, igualmente, o conjunto de ligações fundo-superfície ligadas ao costado do FPSO.
Um outro problema colocado de acordo com a presente invenção consiste em poder efetuar e instalar essas ligações fundo-superfície pa10 ro conduítes submarinos a grandes profundidades, como por exemplo além dos 1000 m, e do tipo que comportam uma torre híbrida vertical e cujo fluido transportado deve ser mantido acima de uma temperatura mínima até chegar à superfície, reduzindo ao mínimo os componentes sujeitos a perdas térmicas, evitando os inconvenientes criados pela própria expansão térmica, ou diferencial, dos diversos componentes da referida torre, de modo a resistir às tensões extremas e aos fenômenos de fadiga acumulados durante o tempo de vida útil da obra, que ultrapassa, normalmente, 20 anos.
Um outro problema da presente invenção consiste ainda em proporcionar uma instalação de múltiplas ligações fundo-superfície com torres híbridas cujo sistema de ancoramento possua uma grande resistência e seja econômico, e cujos métodos de fabricação e colocação dos diferentes elementos constitutivos sejam simplificados e tenham, igualmente, um baixo custo, e possa ser realizada no mar a partir de um navio de instalação.
Com esse objetivo, a presente invenção proporciona uma instalação de ligações fundo-superfície de, pelo menos, dois conduítes submarinos 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 ascendente vertical cuja extremidade inferior está fixada a uma primeira placa base ancorada no fundo do mar e ligada a um primeiro referido conduíte submarino repousado no fundo do mar e cuja extremidade superior está sujeita a uma aplicação de tensão de forma sensivelmente vertical por intermédio de um primeiro flutuador imerso em subsuperfície, de um modo preferido a, pelo menos, 100 m de profundidade, ao qual está ligada, e
b) um primeiro conduíte de ligação, de um modo preferido um conduíte flexível, que assegura a ligação entre um suporte flutuante e a extremidade superior da referida coluna ascendente, e
2) pelo menos um segundo conduíte rígido que sobe desde o fundo do mar onde está repousado, ou desde um segundo conduíte submarino repousado no fundo do mar ao qual a sua extremidade inferior está liga11 da, até atingir a subsuperfície onde a sua extremidade superior é ligada a, pelo menos, respectivamente um segundo conduíte de ligação, de um modo preferido flexível, que assegura a sua ligação com um mesmo referido suporte flutuante.
A instalação de acordo com a invenção é caracterizada por:
- a extremidade inferior do (ou dos) referido(s) segundo(s) conduíte(s) rígida(s) não estar ancorada à referida primeira placa base, e
- a extremidade superior do (ou dos) referido(s) segundo(s) conduíte(s) rígido(s) estar ligada, respectivamente, a um (ou uns) segundo(s) flutuador(es) situado(s) sensivelmente à mesma profundidade que o referido primeiro flutuador e fixado(s) rigidamente ao referido primeiro flutuador, de um modo preferido um ao outro.
O termo «fixado rigidamente» significa que se faz com que os 2 fiutuadores estejam solidários entre si nos seus movimentos por intermédio de uma ligação rígida, e que, em particular, qualquer grau de liberdade em rotação ou translação de um dos fiutuadores relativamente ao outro é suprimido como se estivessem encaixados.
A instalação de acordo com a presente invenção apresenta uma ocupação do espaço e movimentos reduzidos e uma estabilidade acrescida relativamente às ligações fundo-superfície que comportam a associação de 2 conduítes de tipo SCR, tal como descritas na técnica anterior.
Este sistema de disposição e cooperação de dois conduítes rígidos em que um é constituído por uma coluna ascendente vertical, e em que cada um tem um flutuador próprio no topo e sistemas de ancoramento independentes, permite, além disso e por um lado, fabricar qualquer instalação no mar a partir de um navio de instalação de conduíte e simplificar a sua respectiva instalação no mar e, por outro lado, confere-lhes uma estabilidade em operação devido à fixação recíproca dos seus fiutuadores, com movimentos idênticos apenas das extremidades superiores dos fiutuadores, contribuindo também o afastamento mínimo respeitado dos pontos de apoio no solo ou placa base, embora reduzido, para a estabilização dos movimentos na boca da(s) coiuna(s) ascendente(s) catenário(s).
Isto permite aproximar os flutuadores sem que haja o risco dos 2 flutuadores chocarem entre si nos seus movimentos respectivos.
Utiliza-se aqui o termo «coluna ascendente vertical» para ter em linha de conta a posição teórica sensivelmente vertical da coluna ascendente quando esta está em repouso, compreendendo-se que o eixo da coluna ascendente pode estar sujeito a movimentos angulares relativamente à vertical e mover-se em um cone com um ângulo ct cujo vértice corresponde ao ponto de fixação da extremidade inferior da coluna ascendente na referida placa base.
Em uma primeira forma de realização, a instalação de múltiplas ligações fundo-superfície de acordo com a invenção compreende um referido segundo conduíte rígido constituído por uma segunda coluna ascendente vertical cuja extremidade inferior está fixada a uma segunda placa base ancorada no fundo do mar independente da referida primeira placa base e está ligada a um referido segundo conduíte submarino repousado no fundo do mar.
A referida segunda placa base está, de um modo preferido, situada 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 base compreendem âncoras de sucção enfiadas no fundo do mar.
Desse modo, as duas ligações fundo-superfície estão ligadas ao nível superior, mas com sistemas de ancoramento diferentes e espaçados um do outro, de tal modo que, no caso de dilatação diferencial devida às temperaturas diferentes em cada um dos conduítes verticais, daí resultará uma deformação do triângulo cujo vértice é o conjunto dos flutuadores e a base é constituída pela linha reta sensivelmente horizontal que liga as duas placas base.
Em uma segunda forma de realização, a instalação da ligação fundo-superfície de acordo com a invenção compreende um referido segundo conduíte rígido do tipo catenário constituído pela extremidade de um referido segundo conduíte submarino repousado no fundo do mar que sobe até a subsuperfície de acordo com uma curva em forma de catenário, essencialmente de acordo com uma curvatura continuamente variável, até atingir o referido segundo flutuador. Nesta forma de realização, o ponto de apoio e de contato com o solo, sensivelmente variável conforme os movimentos da par5 te alta do referido catenário, a partir do qual o referido segundo conduíte catenário (ou SCR) sobe até à subsuperfície, estabiliza a base do referido catenário em uma zona limitada e funciona, desse modo, como segunda placa base. Nesta forma de realização, é a coluna ascendente vertical que estabiliza o referido segundo conduíte rígido de tipo SCR sem necessitar que o topo deste conduíte de tipo SCR seja estabilizado por um cabo ou tirante ancorado no fundo do mar.
No entanto, em uma instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a invenção, de um modo preferido, o referido primeiro flutuador está ligado ao fundo do mar a uma terceira placa base ancorada por, pelo menos, uma primeira ligação, estando a referida primeira placa base posicionada entre a referida terceira placa base e o referido segundo conduíte rígido.
A referida primeira ligação funciona como esticador relativamente à torre de coluna ascendente híbrida permitindo estabilizá-la compensan20 do a tensão horizontal criada pelo referido segundo conduíte rígido, tendendo esta, com efeito, a afastar o referido primeiro flutuador do suporte flutuante, como explicado posteriormente.
Em uma variante de realização vantajosa, a instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a invenção compreende dois referidos conduítes rígidos constituídos, cada uma, por um referido conduíte do tipo catenário que sobe até à subsuperfície de acordo com uma curva em catenário, essencialmente de acordo com uma curvatura continuamente variável, até atingir dois referidos flutuadores, e um, pelo menos, dos dois referidos segundos flutuadores está fixado ao referido primeiro flutuador, estando o outro segundo flutuador fixado a um dos referidos primeiro ou segundo flutuadores.
Em uma outra variante vantajosa de realização, a instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a invenção compreende dois conjuntos que compreendem, cada um, uma referida torre híbrida e um referido segundo conduíte rígido do tipo catenário, estando os dois conjuntos ligados ao mesmo suporte flutuante e dispostos de um modo sensivelmente simétrico de um lado e de outro do referido suporte flutuante por intermédio de uma segunda ligação sensivelmente horizontal.
Em uma outra variante vantajosa de realização, a instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a invenção compreende dois conjuntos que compreendem, cada um, duas referidas torres híbridas, estando os dois conjuntos ligados ao mesmo suporte flutuante e dispostos de um modo sensivelmente simétrico de um lado e de outro do referido suporte flutuante por intermédio de uma segunda ligação sensivelmente horizontal.
De um modo ainda mais particular, a instalação de ligações fundo-superfície de acordo com a invenção compreende um conjunto que compreende:
- duas referidas torres híbridas com duas referidas colunas ascendentes verticais cujos referidos primeiros flutuadores são fixados um ao outro, e
- dois referidos segundos conduítes rígidos do tipo catenário que sobem até a subsuperfície de acordo com uma curva em catenário, essencialmente de acordo com uma curvatura continuamente variável, até atingir dois referidos segundos flutuadores,
- estando os dois referidos segundos flutuadores fixados, respectivamente, 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, é então possível colocar múltiplas instalações de acordo com a invenção constituídas, respectivamente, pelos referidos conjuntos de 1 ou 2 torres híbridas, cada uma com uma só coluna ascendente, associadas a 1 ou 2 conduítes rígidos catenários, constituindo cada conjunto uma espécie de ilha de exploração.
A relativa estabilidade e os movimentos reduzidos destes conjuntos ou ilhas permitem instalar os referidos conjuntos a distâncias relativamente próximas, nomeadamente a menos de 50 m uns dos outros.
Em uma forma de realização preferida, os referidos flutuadores são fixados entre si por meios de fixação situados ao nível de 2 pontos em cada flutuador, separados verticalmente, de modo a solidarizar os movimentos respectivos dos 2 flutuadores, de um modo preferido meios de fixação situados em 2 pontos próximos, respectivamente, das extremidades superior e inferior dos bidões cilíndricos que constituem os referidos flutuadores.
Ainda de um modo vantajoso, os, pelo menos, dois flutuadores fixados entre si são inseridos no interior de uma blindagem periférica de forma hidrodinâmica, de um modo preferido cilíndrica.
O referido conduíte de ligação entre o suporte flutuante e a extremidade superior da coluna ascendente vertical pode ser:
- um conduíte flexível ou de rigidez reduzida se o flutuador de topo se encontrar próximo da superfície, ou
- um conduíte em aço espesso, por conseguinte rígido, se o flutuador de topo se encontrar a grande profundidade.
Para ligar os conduítes flexíveis aos referidos conduítes rígidos ou coluna ascendente intercalam-se dispositivos de tipo pescoço de cisne, conhecido pelos versados na técnica e cujo exemplo melhorado está descrito no documento FR 2809136 em nome da requerente.
Em uma variante vantajosa de realização, os pontos de engate dos referidos primeiro conduíte de ligação flexível e segundo conduíte de ligação flexível nas extremidades superiores, respectivamente, dos referidos primeiro conduíte rígido e segundo conduíte rígido estão situados a alturas diferentes e um dos referidos primeiro e segundo conduítes de ligação flexíveis está situado por baixo do outro referido conduíte de ligação flexível e, de um modo preferido, com um comprimento e uma curvatura mais acentuados do conduíte de ligação flexível mais baixa.
Esta configuração permite evitar os choques entre os 2 primeiro e segundo conduítes de ligação flexíveis quando estas se movimentam de-
vido ao efeito da ondulação, de correntes e/ou do movimento do suporte flutuante.
Em uma outra variante de realização, os pontos de engate dos referidos primeiro e segundo conduítes de ligação flexíveis nas extremidades superiores, respectivamente, da coluna ascendente vertical e dos conduíte rígido de tipo SCR estão sensivelmente à mesma altura e os 2 conduítes flexíveis têm, sensivelmente, o mesmo comprimento, a mesma curvatura, e estão ligadas uma à outra de modo a serem sensivelmente solidárias uma com a outra, para serem submetidas, se for o caso disso, a movimentos síncronos e evitar qualquer interferência e choque entre os 2 conduítes flexíveis em caso de movimento ligado à ondulação, às correntes e/ou aos movimentos do suporte flutuante.
De acordo com um outro aspecto, a presente invenção proporciona, igualmente, um método de colocação no mar de uma instalação de acordo com a invenção, caracterizado por compreender as seguintes etapas:
1) montar, a partir de um navio de instalação à superfície, uma referida coluna ascendente que se faz descer e ancorar no fundo do mar a uma referida primeira placa base e aplicar uma tensão ao topo da mesma por intermédio de um referido primeiro flutuador imerso em subsuperfície, e ligar a extremidade inferior da referida coluna ascendente à extremidade de um referido primeiro conduíte submarino repousado no fundo do mar, e
2) montar, a partir de um navio de instalação à superfície, um referido segundo conduíte rígido à qual se aplica uma tensão no seu topo por intermédio de um referido segundo flutuador imerso em subsuperfície e, se for o caso disso, quando o referido segundo conduíte rígido é uma coluna ascendente vertical, liga-se a extremidade inferior da referida coluna ascendente à extremidade de um referido segundo conduíte submarino repousado no fundo do mar, e
3) aproximar e fixar os referidos primeiro e segundo flutuadores um ao outro, e
4) estabilizar, de um modo preferido, o referido primeiro flutuador por intermédio de, pelo menos, uma referida primeira e/ou segunda ligação, e
5) colocar os referidos conduítes de ligação entre as referidas colunas ascendentes e segundo conduíte rígido, por um lado, e um mesmo referido suporte flutuante por outro lado.
Se for o caso disso, na etapa 2), ancora-se o referido segundo conduíte rígido constituído por uma coluna ascendente vertical a uma segunda placa base independente e espaçada da referida primeira placa base em, pelo menos, 25 m.
De acordo com um outro aspecto mais particular, a presente in10 venção tem como objetivo um método de exploração de campo petrolífero com o auxílio de, pelo menos, uma instalação de acordo com a invenção, na qual se transferem fluidos entre um suporte flutuante e conduítes submarinos repousados no fundo do mar, em que esses fluidos compreendem petróleo, e de um modo preferido com o auxílio de múltiplas das referidas instala15 ções, nomeadamente de 3 a 20 das referidas instalações de acordo com a invenção ligadas ao mesmo suporte flutuante.
Para ligar entre si os diferentes conduítes, utilizam-se, de uma forma conhecida, elementos de conexão, nomeadamente do tipo conectores automáticos, que compreendem o bloqueio entre uma parte macho e uma parte fêmea complementar, estando este bloqueio concebido para ser efetuado 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 intervenção pessoal directa e manual.
Outras características e vantagens da presente invenção irão aparecer à luz dà descrição pormenorizada das formas de realização que se seguem, fazendo-se referência às figuras 1 a 6:
- a figura 1a é uma vista frontal de duas torres híbridas no decurso da instalação por intermédio de um navio de superfície, a pouca distância uma da outra,
- a figura 1b apresenta de forma pormenorizada, vista de frente, a aproximação e o engate dos dois flutuadores na parte alta das suas colunas ascendentes da figura 1a, por meio de um ROV,
- a figura 2a representa em uma vista frontal o estado final das duas torres híbridas, depois da solidarização dos seus dois flutuadores entre si,
- a figura 2b é a vista lateral relativa à figura 2a, que mostra em pormenor a posição do FPSO ancorado à superfície,
- a figura 3 é uma vista lateral de uma torre híbrida à qual se conecta um conduíte de tipo SCR equipado com o seu flutuador individual,
- as figuras 3a-3b são cortes efetuados segundo o plano AA da figura 3, que mostram em pormenor os dois tipos de montagem, respectivamente uma SCR em uma torre híbrida (3a), e duas SCR que possuem, cada uma, 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 instalação que mostra em pormenor as ligações com o FPSO,
- a figura 5 é uma vista lateral de uma torre híbrida de acordo com a figura 4 à qual se conecta um conduíte de tipo SCR equipado com o seu flutuador individual, estabilizado em uma posição sensivelmente vertical por intermédio de uma ligação do tipo cabo de ancoramento,
- a figura 5a é uma vista lateral de um suporte flutuante ao qual se ligam dois conjuntos de torre híbrida 1a, 4a conectados, cada um, a um conduíte catenário ou SCR 1b disposta de um lado e de outro do referido suporte flutuante,
- a figura 6a é um corte segundo o plano AA da figura 3 que mostra em pormenor o modo de solidarização da carenagem cilíndrica aos diversos flutuadores que funciona como blindagem hidrodinâmica,
- a figura 6b é uma vista lateral da carenagem cilíndrica dos flutuadores equipada com aletas antivórtice.
Nas figuras 1a-1b e 2a representou-se em uma vista frontal e em uma vista lateral 2b, as diferentes fases de colocação de uma instalação de ligação fundo-superfície de dois conduítes 10a, 10b submarinas repousados no fundo do mar, nomeadamente a grande profundidade, que compreende:
1) uma primeira torre híbrida que compreende:
a) uma coluna 1a ascendente vertical cuja extremidade inferior está fixada a uma primeira placa base 3a ancorada no fundo do mar e ligada a um referido conduíte 10a submarino repousado no fundo do mar e cuja extremidade superior está ligada a um primeiro flutuador 2a imerso em subsuperfície, de um modo preferido a, pelo menos, 50 m de profundidade, 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 do tipo coluna ascendente vertical cuja extremidade inferior está fixada a uma segunda placa base 3b ancorada no fundo do mar e independente da referida primeira placa base 3a e está ligada a um referido segundo conduíte 10b submarino repousado no fundo do mar, e que sobe desde o referido segundo conduíte submarino repousado no fundo do mar ao qual a sua extremidade inferior está ligada, até atingir a subsuperfície onde a sua extremidade superior é ligada a, pelo menos, respectivamente um segundo conduíte 4b de ligação, de um modo preferido flexível, que assegura a sua ligação com um mesmo referido suporte flutuante 11. A extremidade inferior de cada coluna 1a, 1b ascendente está ancorada ao nível de uma placa base 3a, 3b distinta, e a extremidade superior de cada coluna 1a, 1b ascendente vertical está ligada, respectivamente, a um primeiro flutuador 2a e segundo flutuador 2b situado sensivelmente à mesma profundidade que o referido primeiro flutuador 2a e fixado ao referido primeiro flutuador.
As referidas primeira e segunda placas base 3a, 3b compreendem âncoras de sucção enfiadas no fundo do mar e estão espaçadas por uma distância L1 de cerca de 40 m.
Cada uma das torres híbridas compreende um conduíte 4a, 4b flexível ligado à extremidade superior da referida coluna ascendente por intermédio de um dispositivo 7 do tipo pescoço de cisne. Para facilitar a compreensão das explicações, o FPSO 11, bem como o pescoço de cisne 7, não são representados em perspectiva de fundo, mas são mostrados em pormenor nas vistas laterais nas figuras 2b, 4 e 5.
Na figura 1a, a coluna 1a ascendente está instalada no fundo do mar, a segunda coluna 1b ascendente está para ser instalada a partir de um navio 13 de superfície equipado com uma torre 13-1 de instalação em J. O conjunto composto pelo conduíte 1 b vertical, a corrente 5 e o segundo flutuador 2b é descido na direção da âncora 3b de sucção com o auxílio de meios de manutenção do referido navio de superfície e, simultaneamente, um guincho, 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 da coluna 1b ascendente na direção da sua placa base 3b onde será, de seguida, bloqueada de um modo conhecido, com o auxílio do referido ROV. Esta acção é facilitada porque, simultaneamente, a extremidade superior do conduíte é esticada por um flutuador 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 flexível, sob o efeito dos deslocamentos do referido FPSO à superfície submetido 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 quer instalar 2 torres híbridas, para evitar as interferências das duas colunas ascendentes entre si, é, então, necessário instalá-las a uma distância considerável, por exemplo 60 a 100 m, para evitar que os flutuadores não entrem em contato um com o outro. No dispositivo de acordo com a invenção, instalam-se, desse modo, duas torres híbridas de colunas ascendentes a pouca distância uma da outra utilizando flutuadores equipados com meios 6-1, 6-2 de fixação que permitem ligá-los uns aos outros em, pelo menos, 2 locais afastados na direção vertical, e isto permite poder efetuar de um modo simples e fácil o ancoramento e a colocação das referidas duas colunas ascendentes, e depois solidarizar os dois flutuadores entre si como representado na figura 1b. Com esta finalidade, por meio de um guincho, não representado, instalado no ROV 14, aproximam-se, sensivelmente no plano XoZ, os topos 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 e aproxima, da mesma forma, por meio de um guincho, as duas partes baixas dos flutuadores que são bloqueadas em 6-2, para se obter a configuração final representada em vista frontal na figura 2a. É, por conseguinte, necessá21 rio que os flutuadores estejam previamente equipados com meios de fixação um ao outro. Com essa finalidade, os flutuadores apresentam reforços internos, por exemplo, reforçadores circulares, ou ainda divisórias internas sólidas ou com orifícios, situadas ao nível dos meios de fixação, de modo a transmitir entre os dois referidos flutuadores todos os esforços originados pela ondulação, vento e correntes que agem sobre o conjunto dos componentes e sobre o FPSO. Os referidos meios de fixação ou são chapas montadas por intermédio de parafusos pelos mergulhadores, se a profundidade de água for suficientemente pequena, ou são, de um modo preferido, conectores automáticos accionados por um ROV pilotado a partir da superfície.
As duas colunas 1a, 1b ascendentes formam entre si um ângulo α de 1 a 10° devido ao espaçamento das suas placas base 3a, 3b. Desse modo, o fato de as duas ligações fundo-superfície terem um ponto de fixação ao nível superior, mas sistemas de ancoramento diferentes e espaçados um do outro, em caso de dilatação diferencial devido a temperaturas diferentes em cada um dos conduítes verticais, fará com que haja uma deformação do triângulo de ângulo α de ponta e cuja base é constituída pela linha reta sensivelmente horizontal que liga as duas placas base. Desse modo, se a configuração representada na figura corresponder às duas colunas 1a-1b ascendentes com a mesma temperatura, quando a coluna 1a ascendente estiver quente e a coluna 1b ascendente permanecer fria, o triângulo se deformará e o seu vértice constituído pelos flutuadores 2a, 2b se deslocará para a direita da figura, não podendo ocorrer esta deformação nos dispositivos da técnica anterior descritos previamente.
Por fim, instalam-se na extremidade do pescoço de cisne 7, na boca do conduíte vertical, os conduítes 4a, 4b flexíveis de ligação, solidários com o FPSO 11. Antes da instalação dos referidos conduítes de ligação flexíveis, o conjunto das duas colunas ascendentes está, sensivelmente, no plano vertical ZoX, mas os conduítes de ligação flexíveis criam uma tensão horizontal que estabiliza o conjunto tendendo a conduzir o conjunto das duas torres híbridas de colunas ascendentes na direção do referido FPSO, formando um ângulo γ negativo no plano ZoY, como representado na figura 2b.
Nas figuras 3, 4 e 5 representou-se uma segunda forma de realização na qual uma instalação de ligação fundo-superfície de dois conduítes 10a, 10b submarinos repousados no fundo do mar, nomeadamente a grande profundidade, compreende:
1) uma primeira torre híbrida que compreende:
a) uma coluna 1a ascendente vertical cuja extremidade inferior está fixada a uma primeira placa base 3a ancorada no fundo do mar e ligada a um referido conduíte 10a submarino repousado no fundo do mar e cuja extremidade superior está ligada a um primeiro flutuador 2a imerso em subsuperfícíe, de um modo preferido a, pelo menos, 100 m de profundidade, e
b) um primeiro conduíte 4a de ligação, de um modo preferido um conduíte flexível mergulhante, que assegura a ligação entre um suporte flutuante 11 e a extremidade superior da referida coluna ascendente, e
2) um referido segundo conduíte 1b rígido do tipo catenário constituído por um referido segundo conduíte 10b submarino repousado no fundo do mar que sobe até atingir a subsuperfície de acordo com uma curva em catenário essencialmente de acordo com uma curvatura continuamente variável, até chegar ao referido segundo flutuador.
Na figura 3 representou-se, em uma vista lateral, a coluna 1a ascendente da torre híbrida na qual um navio 13 de superfície instala um conduíte 1 b rígido de tipo SCR equipado com o seu próprio flutuador 2b, atravessando o referido conduíte de tipo SCR o referido flutuador 2b e terminando na sua parte superior por um pescoço de cisne 7. Na fase final de aproximação do referido segundo flutuador 2b ao referido primeiro flutuador 2a da torre híbrida, os dois flutuadores são bloqueados entre si em 6-1 na parte alta, e em 6-2 na parte baixa.
A figura 3a é uma vista em corte segundo o plano AA da figura 3 que mostra em pormenor a montagem de uma SCR 1b em uma torre híbrida única, uma blindagem 8 com perfil hidromecânico, de um modo preferido com uma seção circular envolve o conjunto dos flutuadores, de modo a minimizar os esforços hidrodinâmicos devidos à corrente e à ondulação.
A figura 3b é uma vista em corte segundo o plano AA da figura 3 que mostra em pormenor a montagem de duas SCR 1 b1, 1b2 equipadas, cada uma, com o seu próprio flutuador 2b1, 2b2, estando as duas referidas
SCR, de um modo preferido, dispostas simetricamente em um plano que forma um ângulo delta, por exemplo 30°, de um modo preferido simétrico em relação ao plano vertical ZoY.
Como representado na figura 4, a ou as SCR 1b estão dispostas do lado da coluna 1a ascendente mais afastado do FPSO 11 por motivos evidentes ligados às limitações de ocupação de espaço, e as referidas SCR 1b criam uma tensão H horizontal importante que tende a separar os dois flutuadores 2a, 2b do FPSO 11, e a ou as torres híbridas das colunas 1a ascendentes inclinam-se, então, com um ângulo γ positivo.
O fato das SCR estarem defasadas com um ângulo δ em relação ao plano ZoY, permite reduzir o valor global desta tensão H, porque apenas a projecção sobre o plano ZoY da tensão horizontal de cada uma das referidas SCR participa na referida tensão H, anulando-se as projecções das tensões horizontais respectivas das referidas SCR no plano XoZ. Desse modo, o aumento do referido ângulo δ permite minimizar a tensão H horizontal global, mas apresenta o inconveniente de aumentar a área de cobertura projetada no solo, o que vai contra o objetivo inicial pretendido, que consiste em poder 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 área 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 extremidade superior com o flutuador 2a principal e na sua extremidade inferior com uma âncora de peso ou uma âncora 3c de sucção, constituindo, desse modo, um tirante. Este tirante funciona, desse modo, como esticador e compensa a tensão H horizontal, permitindo, desse modo, estabilizar o ângulo γ com um qualquer valor, por exemplo γ = 0, como representado na referida figura 5, impedindo, desse modo, qualquer movimento dos flutuadores 2a, 2b e dos conduítes 1a, 1b no piano axiai dos dois conduítes ZoY.
Em uma versão preferida da invenção, representada na figura
5a, a instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a invenção compreende dois conjuntos que compreendem, cada um, uma dita torre híbrida com uma única coluna 1a ascendente e um referido segundo conduíte 1b rígido do tipo catenário, estando os dois conjuntos ligados ao mesmo suporte flutuante (11) e dispostos de um modo sensivelmente simétrico de um lado e de outro do referido suporte flutuante por uma segunda ligação (9-2) sensivelmente horizontal que constitui, desse modo, um tirante horizontal que permite compensar os referidos esforços H e H1 horizontais opostos.
A figura 6a é um corte segundo o plano AA da figura 3 relativo à configuração da figura 3b, que mostra em pormenor uma blindagem 8 cilíndrica com seção circular composta com duas semicapas 8-1, 8-2 montadas em 15, estando as referidas semicapas solidarizadas com os referidos flutuadores por ligações 16 em elastômero. Esta blindagem proporciona um perfil hidrodinâmico que se estende, de um modo vantajoso, pela totalidade da altura dos flutuadores, eles próprios constituídos por bidões cilíndricos, de modo a minimizar os efeitos da ondulação e da corrente, o que reduz, então e consideravelmente, os movimentos do conjunto, reduzindo, por isso, os problemas de fadiga durante todo o tempo de vida útil da instalação que ultrapassa 25-30 anos, e mesmo mais.
Na figura 6b representaram-se, em uma vista lateral, as semicapas montadas em forma de cilindro, equipadas com aletas 17 antivórtice, conhecidas pelos versados na técnica, de modo a evitar a aparição de fenômenos de vibrações fortemente prejudiciais à resistência à fadiga dos diversos elementos mecânicos. Nesta figura só se representaram as blindagens, não sendo representados os flutuadores, os conduítes e outros acessórios.
Nas figuras 3, 4, 5 e 5a, representou-se a instalação na qual os referidos primeiro conduíte 4a de ligação flexível e segundo conduíte 4b de ligação flexível se situam a alturas diferentes. A parte superior dos segundos conduítes 1b rígidos de tipo SCR atravessa os referidos segundos flutuadores 2b, e o ponto de engate dos referidos segundos conduítes 4b flexíveis na extremidade superior dos referidos segundos conduítes 1b rígidos está situ25 ado por cima dos referidos segundos flutuadores 2b. Em compensação, a extremidade superior dos referidos primeiros conduítes rígidos constituídos por colunas 1a ascendentes verticais está ligada ao referido primeiro flutuador 2a por intermédio de correntes 5, de modo que a extremidade superior das referidas colunas 1 a ascendentes verticais e o ponto de engate dos referidos primeiros conduítes 4a flexíveis na extremidade superior das referidas colunas 1a ascendentes verticais estejam situados por baixo do referido primeiro flutuador 2a.
Nesta configuração, os 2 segundos conduítes de ligação ou conduítes 4a, 4b flexíveis - os quais chegam pela sua outra extremidade ao nível do suporte flutuante sensivelmente à mesma altura - formam curvas com curvaturas diferentes.
Mais precisamente, o primeiro conduíte 4a flexível permanece sempre por baixo do segundo conduíte 4b flexível e o primeiro conduíte 4a flexível apresenta uma curvatura mais acentuada, ou seja, mergulha mais que o segundo conduíte 4b, sendo o primeiro conduíte 4a flexível mais comprido que o segundo conduíte 4b flexível.
Desta forma, evita-se qualquer interferência entre os 2 conduítes 4a e 4b flexíveis quando são sujeitos a movimentos devido aos efeitos da ondulação, da corrente e/ou aos movimentos do suporte flutuante, e isto apesar 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 quando estes estão em movimento, instalando-os à mesma altura e ligando-os um ao outro de modo a solidarizá-los no seu movimento. Neste caso, as extremidades superiores dos primeiros conduítes rígidos ou colunas 1a ascendentes verticais e dos segundos conduítes 1b rígidos de tipo SCR, bem como os pontos de engate dos segundos conduítes 4a e 4b de ligação flexíveis chegam sensivelmente à mesma altura e os referidos conduítes 4a e 4b flexíveis têm sensivelmente o mesmo comprimento e a mesma curvatura. Desse modo, os dois conduítes 4a e 4b flexíveis são sujeitos a movimentos idênticos e não interferem chocando entre si nos seus movimentos respectivos.
Claims (6)
1/7
1. Instalação de ligações fundo-superfície de, pelo menos, dois conduítes (10a, 10b) submarinos repousados no fundo do mar, nomeadamente a grande profundidade, que compreende:
2/7
2) montar, a partir de um navio (13) de instalação à superfície, um referido segundo conduíte (1b) rígido ao qual se aplica uma tensão no seu topo por intermédio de um referido segundo flutuador imerso em sub30 superfície e, se for o caso disso, quando o referido segundo conduíte rígido for uma coluna ascendente vertical, liga-se a extremidade inferior da referida coluna ascendente à extremidade de um referido segundo conduíte (10b)
Petição 870170054190, de 31/07/2017, pág. 9/18 submarino repousado no fundo do mar, e
2. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um referido segundo conduíte (1b)
Petição 870170054190, de 31/07/2017, pág. 6/18 rígido é constituído por uma segunda coluna ascendente vertical cuja extremidade inferior é fixada a uma segunda placa base (3b) ancorada no fundo do mar independente da referida primeira placa base (3a) e está ligado a um referido segundo conduíte (10b) submarino repousado no fundo do mar.
2) pelo menos um segundo conduíte (1b) rígido que sobe desde uma posição selecionada dentre o fundo do mar onde está repousado (10b) e um referido segundo conduíte submarino repousado no fundo do mar à qual a sua extremidade inferior está ligada, até atingir a subsuperfície onde a
20 sua extremidade superior é ligada a, pelo menos, respectivamente um segundo conduíte (4b) de ligação, de um modo preferido flexível, que assegura a sua ligação com um mesmo referido suporte flutuante (11), caracterizada por:
- a extremidade inferior do (ou dos) referido(s) segundo(s) con25 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) conduíte(s) (1b) rígido(s) estar ligada, respectivamente, a um segundo flutuador (2b) situado sensivelmente à mesma profundidade que o referido primeiro flutuador (2a) e fixado rigidamente ao referido primeiro flutuador, de um mo30 do preferido um ao outro.
3) aproximar e fixar os referidos primeiro e segundo flutuadores um ao outro, e
4) estabilizar, de um modo preferido, o referido primeiro flutuador por intermédio de, pelo menos, uma referida primeira e/ou segunda ligação (9-1, 9-2), e
4. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a reivin10 dicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que as referidas primeira e segunda placa base (3a, 3b) compreenderem âncoras de sucção enfiadas no fundo do mar.
5/7
3b‘
5) colocar os referidos conduítes (4a, 4b) de ligação entre os referidos coluna ascendente e segundo conduíte rígido, por um lado, e um mesmo 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 conduítes submarinos repousados no fundo do mar, em que esses fluidos compreendem petróleo.
16. Método de exploração de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que é implementada múltiplas das referidas instalações, de um modo preferido de 3 a 20 das referidas instalações.
Petição 870170054190, de 31/07/2017, pág. 10/18
5 dois flutuadores fixados entre si são inseridos no interior de uma blindagem periférica de forma hidrodinâmica, de um modo preferido cilíndrica.
13. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que os pontos de engate dos referidos primeiro conduíte (4a) de ligação flexível e segundo conduíte
10 (4b) de ligação flexível nas extremidades superiores, respectivamente, dos referidos primeiro conduíte (1a) rígida e segundo conduíte (1b) rígida estarem situados a alturas diferentes e uma das referidas primeira e segunda (4a, 4b) conduítes de ligação flexíveis estar situada por baixo da outro referido conduíte de ligação flexível e, de um modo preferido, com um compri15 mento e uma curvatura mais acentuados do conduíte de ligação flexível mais baixa.
14. Método de colocação no mar de uma instalação como definido em uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas:
20 1) montar, a partir de um navio (13) de instalação à superfície, uma referida coluna vertical (1a) ascendente que se faz descer e ancorar no fundo do mar a uma referida primeira placa base (3a) e aplicar uma tensão ao topo da mesma por intermédio de um referido primeiro flutuador imerso em subsuperfície, e ligar a extremidade inferior da referida coluna
25 ascendente à extremidade de um referido primeiro conduíte (10a) submarino repousado no fundo do mar, e
5. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um referido segundo conduíte (1b)
15 rígido é um conduíte do tipo catenário constituído pela extremidade de um referido segundo conduíte submarino repousado no fundo do mar que sobe até à subsuperfície de acordo com uma curva em forma de catenário, essencialmente de acordo com uma curvatura continuamente variável, até atingir o referido segundo flutuador.
20 6. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o referido primeiro flutuador está ligado no fundo do mar a uma terceira placa base (3c) por, pelo menos, uma primeira ligação (9-1), estando a referida primeira placa base posicionada entre a referida terceira placa base e o referido segundo conduíte (1b) rígido.
25 7. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com as reivindicações 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que compreende dois referidos conduítes rígidos constituídos, cada um, por um referido conduíte (1b1, 1b2) do tipo catenário que sobe até a subsuperfície de acordo com uma curva em catenário, essencialmente de acordo com uma curvatura continua30 mente variável, até atingir dois referidos flutuadores, e por um, pelo menos, dos dois referidos segundos flutuadores estar fixado ao referido primeiro flutuador, estando o outro segundo flutuador fixado a um dos referidos primeiro
Petição 870170054190, de 31/07/2017, pág. 7/18 ou segundo flutuador.
8. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que compreende dois conjuntos que compreendem, cada um, uma referida torre híbrida e um refe5 rido segundo conduíte rígido do tipo catenário, estando os dois conjuntos ligados ao mesmo suporte flutuante (11) e dispostos de um modo simétrico de um lado e do outro do referido suporte flutuante por intermédio de uma segunda ligação (9-2) horizontal.
9. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com uma 10 das reivindicações 2 a 6, caracterizada pelo fato de que compreende duas referidas torres híbridas, estando os dois conjuntos ligados ao mesmo suporte flutuante (11) e dispostos de um modo simétrico de um lado e de outro do referido suporte flutuante por intermédio de uma segunda ligação (9-2) horizontal.
15 10. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que compreende um conjunto que compreende:
- duas referidas torres híbridas com duas referidas colunas (1a1, 1a2) ascendentes verticais cujos referidos primeiros flutuadores (2a1, 2a2)
20 são fixados um ao outro, e
- dois referidos segundos conduítes (1b1, 1b2) rígidos do tipo catenário que sobem até à subsuperfície de acordo com uma curva em catenário, essencialmente de acordo com uma curvatura continuamente variável, até atingir dois referidos segundos flutuadores (2b1, 2b2),
25 - estando os dois referidos segundos flutuadores (2b1, 2b2) fixados, respectivamente, aos dois referidos primeiros flutuadores (2a1, 2a2).
11. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que os referidos flutuadores são fixados entre si por meios (6-1, 6-2) de fixação situados ao nível
30 de 2 pontos em cada flutuador, separados verticalmente, de modo a solidarizar os movimentos respectivos dos 2 flutuadores, de um modo preferido meios (6-1, 6-2) de fixação situados em 2 pontos próximos, respectivamente,
Petição 870170054190, de 31/07/2017, pág. 8/18 das extremidades superior e inferior dos bidões cilíndricos que constituem nos referidos flutuadores.
12. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que os, pelo menos,
5 3. Instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a reivindicação 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 25 a 50 m da referida primeira placa base (3a).
5 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 placa base (3a) ancorada no fundo do mar e ligada a um primeiro referido conduíte (10a) submarino repousado no fundo do mar e cuja extremidade supe10 rior está sujeita à aplicação de uma tensão de um modo sensivelmente vertical por um primeiro flutuador (2a) imerso em subsuperfície, de um modo preferido a, pelo menos, 100 m de profundidade, ao qual está ligada, e
b) um primeiro conduíte (4a) de ligação, de um modo preferido, um conduíte flexível, que assegura a ligação entre um suporte flutuante (11)
15 e a extremidade superior da referida coluna ascendente, e
6/7 fig.5a ζ
*
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