BRPI0716924A2 - Sistema flutuante posicionado em um corpo de água tendo um fundo de água, e, método para modificar um sistema flutuante - Google Patents

Description

"SISTEMA FLUTUANTE POSICIONADO EM UM CORPO DE ÁGUA TENDO UM FUNDO DE ÁGUA, E, MÉTODO PARA MODIFICAR UM SISTEMA FLUTUANTE" Campo da Invenção

A presente invenção relaciona-se a uma estrutura de linha subaquática, por exemplo um tubo ascendente, se estendendo de um hospedeiro na superfície de água de mar para o leito de mar, e ao processo para fazer e usar tais sistemas. Descrição da Técnica Relacionada

Várias configurações para conectar estruturas flutuantes com um oleoduto de leito de mar foram propostas. As configurações usadas dependem, em geral, dos parâmetros relacionados, em particular, a profundidade de água e aos movimentos horizontais e verticais da estrutura flutuante sendo levada em conta a fim de selecionar a configuração apropriada e/ou tipo de conexão.

Uma configuração usada freqüentemente é conhecida como a configuração suspensa livre. Nesta configuração, o tubo ascendente é pendurado livremente no hospedeiro a seu topo, e forma uma forma curvada para baixo, até que toque o leito de mar (ponto de assentamento). Depois do ponto de assentamento, o tubo se assenta horizontalmente no leito de mar conectando a instalações submarinas. Nesta configuração, e indiferente do tipo de tubo ascendente usado, as oscilações do hospedeiro podem induzir as oscilações das curvaturas de flexão do tubo na parte inferior do tubo ascendente, especialmente na região de assentamento. Esta oscilação de hospedeiro pode conduzir a dano de fadiga significante na redondeza do ponto de assentamento do tubo ascendente.

Quando um tubo ascendente, nesta configuração suspensa livre, consiste em um tubo rígido, ou em dois tubos rígidos concêntricos, pode ser conhecido como um tubo ascendente em catenária de aço ou SCR; o raio de curvatura da porção curvada que não deve causar tensão excedendo a resistência de deformação do material metálico do qual o SCR é feito é relativamente grande, na ordem de 100 metros ou mais.

Um tubo flexível pode ser usado em mares profundos na configuração suspensa livre. Pode ter vantagens sobre o SCR, por exemplo, um raio menor de curvatura na porção curvada encontrando o leito de mar. Além disso, pode permitir maiores movimentos verticais e horizontais do hospedeiro na superfície de água devido a comportamento de fadiga melhorado. Porém, pode ter as desvantagens de ser muito pesado, tendo isolamento térmico pior comparado ao SCR, e tendo um custo mais alto por comprimento unitário que o SCR.

Uma configuração híbrida pode usar um tubo ascendente no qual a parte inferior consiste em um tubo de tubo ascendente de aço rígido vertical e a parte superior consiste em um tubo flexível curto (ponte de ligação). O peso do tubo ascendente pode ser elevado por meio de flutuabilidade no topo da porção rígida vertical, e os movimentos de hospedeiro podem ser compensados pelo comprimento curto de tubo flexível.

Publicação de Pedido de Patente US No. 2005/0063788 expõe um tubo ascendente híbrido tendo uma seção inferior e uma seção superior, dita seção superior incluindo um tubo flexível, e dita seção inferior incluindo um tubo vertical substancialmente rígido em comunicação com o tubo flexível, dito tubo ascendente incluindo uma seção de flutuabilidade ademais a ou na região de uma extremidade superior de dito tubo rígido. Dita seção de flutuabilidade também inclui um elemento de flutuabilidade cilíndrico prolongado, que pode ser de uma construção tubular compartimentada coaxial tendo válvulas tal que possam ser inundadas ou evacuadas controlavelmente. O tubo ascendente híbrido está ancorado diretamente à fundação de leito de mar a seu fundo. O tubo ascendente híbrido pode ser construído em terra, e rebocado para a vizinhança da instalação à qual é para ser conectada. Publicação de Pedido de Patente US No. 2005/0063788 está incorporada aqui por referência em sua totalidade.

Há uma necessidade na técnica por uma configuração de SCR que não sofrerá falha de fadiga precoce devido à ação de movimento de hospedeiro flutuante movendo o ponto de assentamento. Há uma necessidade adicional na técnica por tubos ascendentes que sejam feitos de um único material rígido, que não inclui porções flexíveis. Há uma necessidade na técnica por tubos ascendentes de custo baixo. Sumário da Invenção Em um aspecto, a invenção provê um sistema flutuante

posicionado em um corpo de água tendo um fundo de água, o sistema incluindo um membro hospedeiro flutuando na água; uma estrutura de linha subaquática alongada, incluindo um topo conectado ao hospedeiro; um fundo se estendendo ao leito de mar e adaptado para conectar a uma linha de fluxo se assentando no leito de mar; uma primeira porção da estrutura de linha sendo formada côncava para cima; uma segunda porção da estrutura de linha sendo formada côncava para cima; e um segmento de transição entre ser formado côncavo descendente, o segmento de transição localizado entre a primeira porção e a segunda porção. Em outro aspecto, a invenção provê um método para modificar

um sistema flutuante, o sistema incluindo um hospedeiro flutuando em um corpo de água tendo um fundo de água, uma estrutura subaquática alongada com uma primeira extremidade, uma segunda extremidade, e um corpo posicionado entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, com a primeira extremidade conectada ao hospedeiro, o corpo se estendendo pela água, e a segunda extremidade adjacente ao fundo de água, o método incluindo levantar um segmento de transição do corpo a um ponto de elevação, suficiente para formar o segmento de transição do corpo a uma primeira profundidade de água em uma forma descendente côncava e uma porção do corpo a uma segunda profundidade de água em uma forma ascendente côncava, com a segunda profundidade de água mais funda que a primeira profundidade de água. Em algumas concretizações, o método inclui também ancorar o segmento de transição do corpo ao fiando de água.

Vantagens da invenção podem incluir um ou mais do seguinte:

uma configuração de SCR que não sofrerá nenhuma falha de fadiga precoce devido à ação de hospedeiro movendo o ponto de assentamento;

tubos ascendentes que são feitos de um único material rígido, ou quase feitos de um único material rígido;

tubos ascendentes tendo uma maioria das porções feita de um único material rígido;

Tubos ascendentes que podem não incluir porções flexíveis; e tubos ascendentes de custo baixo. Breve Descrição dos Desenhos

Figura 1 é uma representação esquemática de um sistema da técnica anterior incluindo um hospedeiro flutuante 103 na superfície de água 121 com o membro tubular 105 se estendendo dele, com o membro tubular 105 tendo uma porção de tubo ascendente 105A se estendendo para baixo de hospedeiro flutuante 103 por água 125 para ponto de assentamento 124, e com membro 105 tendo uma porção de oleoduto 105D correndo ao longo de leito de mar 120.

Figura 2 é uma representação esquemática de uma concretização da presente invenção na qual é mostrado hospedeiro flutuante 103 na superfície de água 121 com membro tubular 105 se estendendo dele e sendo elevado através de membro de flutuabilidade 108 por conector 131 e ancorado por conector 132 à fundação 111.

Figura 3 é uma ilustração de outra concretização da presente invenção, mostrando o membro de flutuabilidade 108 afixado diretamente à estrutura de flutuabilidade subaquática 105, sem o uso de um membro de conector.

Figura 4 é uma ilustração de outra concretização da presente invenção, mostrando o membro de flutuabilidade 108 conectado à estrutura subaquática a uma pluralidade de pontos ao longo de zona de elevação 105F, e mostrando múltiplas ancoras 111. A transição entre duas configurações de catenária podem se tornar suaves.

Figura 5 é uma ilustração de outra concretização da presente invenção, mostrando uma pluralidade de membros de flutuabilidade 108 conectados a uma pluralidade de pontos ao longo de zona de elevação 105F.

Figura 6 é uma ilustração de um projeto que era simulado nos

exemplos.

Figura 7 mostra resultados de fadiga simulados para um sistema da técnica anterior como mostrado na Figura 1, com resultados para "DOE-B" e "API-X" a 26,5 anos e 2,7 anos, respectivamente.

Figura 8 mostra resultados de fadiga simulados para o sistema da Figura 6, com resultados para "DOE-B" e "API-X" a 3470 anos e 214 anos, respectivamente. Descrição Detalhada da Invenção Em uma concretização, é exposto um sistema flutuante

posicionado em um corpo de água tendo um fundo de água, o sistema incluindo um membro hospedeiro flutuando na água; uma estrutura de linha subaquática alongada, incluindo um topo conectado ao hospedeiro; um fundo se estendendo ao leito de mar e adaptado para se conectar a uma linha de fluxo se assentando no leito de mar; uma primeira porção da estrutura de linha sendo formada côncava para cima; uma segunda porção da estrutura de linha sendo formada côncava para cima; e um segmento de transição entre ser formado côncavo descendente, o segmento de transição localizado entre a primeira porção e a segunda porção. Em algumas concretizações, a estrutura subaquática alongada inclui um tubo ascendente em catenária de aço. Em algumas concretizações, o sistema também inclui um membro de flutuabilidade conectado ao segmento de transição. Em algumas concretizações, o sistema também inclui um membro de âncora conectado ao segmento de transição. Em algumas concretizações, o sistema inclui também um membro de flutuabilidade conectado a pelo menos um do segmento de transição, da primeira porção, e da segunda porção, por uma pluralidade de conexões. Em algumas concretizações, o sistema também inclui uma pluralidade de membros de flutuabilidade conectados a pelo menos um do segmento de transição, da primeira porção, e da segunda porção, por uma pluralidade de conexões. Em algumas concretizações, o sistema também inclui um membro de âncora conectado a pelo menos um do segmento de transição, da primeira porção, e da segunda porção, por uma pluralidade de conexões. Em algumas concretizações, o sistema também inclui uma pluralidade de membros de âncora conectados a pelo menos um do segmento de transição, da primeira porção, e da segunda porção, por uma pluralidade de conexões. Em algumas concretizações, o sistema também inclui um membro de flutuabilidade montado sobre o segmento de transição. Em algumas concretizações, um ponto mais baixo da primeira porção é de 5 a 50 metros mais baixo do que um ponto mais alto do segmento de transição. Em algumas concretizações, o segmento de transição inclui pelo menos um de um tubo de costa pré-curvado, uma boca de sino, um restritor de flexão, uma junta de tensão afilada, uma junta de tensão de titânio, uma mangueira flexível, e uma junta flexível de águas profundas.

Em uma concretização, é exposto um método para modificar um sistema flutuante, o sistema incluindo um hospedeiro flutuando em um corpo de água tendo um fundo de água, uma estrutura subaquática alongada com uma primeira extremidade, uma segunda extremidade, e um corpo posicionado entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, com a primeira extremidade conectada ao hospedeiro, o corpo se estendendo pela água, e a segunda extremidade adjacente ao fundo de água, o método incluindo levantar um segmento de transição do corpo a um ponto de elevação, suficiente para formar o segmento de transição do corpo a uma primeira profundidade de água em uma forma descendente côncava e uma porção do corpo a uma segunda profundidade de água em uma forma ascendente côncava, com a segunda profundidade de água mais funda do que a primeira profundidade de água. Em algumas concretizações, o método inclui também ancorar o segmento de transição do corpo ao fundo de água. Em algumas concretizações, levantar o segmento de transição inclui levantar o segmento de transição de cerca de 10 a 200 metros do fundo de água, por exemplo de cerca de 25 a cerca de 100 metros, ou cerca de 50 metros. Em algumas concretizações, a estrutura subaquática alongada inclui um tubo ascendente em catenária de aço. Em algumas concretizações, a segunda profundidade de água é de 5 a 50 metros mais funda do que a primeira profundidade de água.

Antes de discutir a presente invenção, referência será feita à técnica anterior. Se referindo primeiro à Figura 1, é mostrada uma representação esquemática de um sistema da técnica anterior com hospedeiro flutuante 103 à superfície de água 121 com membro tubular 105 se estendendo disso. Membro tubular 105 tem porção de tubo ascendente 105A, que se estende para baixo de hospedeiro flutuante 103 por água 125 e cruzando o leito de mar 120 a ponto de assentamento 124. Membro tubular 105 também tem uma porção de oleoduto 105D correndo ao longo de leito de mar 120.

Como discutido na seção de Fundamento acima, ação de onda atuando em hospedeiro flutuante 103 move energia pelo membro tubular 105, que pode causar dano de fadiga a membro tubular 105, por exemplo próximo ao ponto de assentamento, que desliza ao longo do tubo ascendente com o movimento do hospedeiro.

Uma concretização da invenção inclui uma ou mais modificações a um tubo ascendente em catenária de aço convencional. Entre o topo de tubo ascendente suspenso no hospedeiro e o ponto de assentamento no leito de mar, um (ou mais locais) ao longo do tubo de tubo ascendente pode ser elevado por um meio de membro de flutuabilidade, tal como lata de ar ou espuma de flutuabilidade, e também ancorado às fundações no leito de mar. O tubo de tubo ascendente entre o topo conectado ao hospedeiro e os locais levantados e ancorados forma a primeira configuração de catenária, normalmente, entretanto não absolutamente, com o vértice da configuração de catenária mais baixo do que o ponto Balizado e Ancorado. Abaixo do ponto Balizado e Ancorado está a segunda configuração de catenária, que toca o leito de mar. Além do ponto de assentamento está o oleoduto se deitando no leito de mar. Na redondeza do ponto balizado e ancorado, o segmento tubo pode ser curvado para formar uma transição entre estas duas configurações de catenária. Para evitar uma curvatura de flexão excessivamente pequena e conseqüentemente um nível de tensão de flexão grande, o segmento de tubo transitivo pode ser tanto constrangido em sua flexão, tal como através de juntas de tensão afiladas ou por restritores de flexão, ou pode ser feito de um componente flexível tolerando uma curvatura de flexão pequena.

Em algumas concretizações, o momento de flexão de tubo ascendente é feito controlável. Para um SCR convencional, o movimento de hospedeiro induz principalmente a variação de momento de flexão perto do ponto de assentamento. Desde que o ponto assentamento se move ao longo do tubo ascendente para um certo comprimento pelo deslocamento de hospedeiro e corrente de água, é difícil fortalecer o tubo ascendente ao longo do comprimento de uma gama de pontos de assentamento móveis. Em algumas concretizações, o ponto de assentamento pode ser isolado dos movimentos de hospedeiro sendo balizado e ancorado, e a curvatura de flexão principal e sua variação podem ser concentradas ao local Balizado e Ancorado. Então pode ser relativamente fácil controlar o nível de momento de flexão no ponto fixado ao longo do tubo ascendente. A redução do momento de flexão local perto do ponto Balizado e Ancorado (o segmento transitivo) pode ser realizada por dois mecanismos. Um é limitar a curvatura de flexão espalhando a flexão localizada a um comprimento mais longo, e o outro é usar um componente flexível para tolerar grande curvatura de flexão local.

Em algumas concretizações, são providos sistemas de tubo ascendente transportando líquido e/ou gás de outras instalações por um linha de fluxo se assentando no leito de mar a um hospedeiro de produção flutuante de superfície de água, ou do hospedeiro para exportar líquido e/ou gás para outras instalações por linhas de fluxo de leito de mar. O topo de tubo ascendente pode ser preso ao hospedeiro, e a um ponto ao longo do tubo ascendente, o tubo ascendente pode ser balizado por um membro de flutuabilidade e ancorado a uma fundação de leito de mar. O ponto Balizado e Ancorado divide o tubo de tubo ascendente em duas seções, cada uma com uma configuração de catenária diferente. Em algumas concretizações, o tubo ascendente é balizado por um comprimento de módulos de flutuabilidade ao longo de um segmento curto do tubo de tubo ascendente e ancorado a um ponto dentro do segmento balizado. Em algumas concretizações, o membro de flutuabilidade levanta o tubo de tubo ascendente por uma pluralidade de conectores e ancorado por uma pluralidade de membros de âncora. A pluralidade de conectores de flutuabilidade e conectores de ancoragem ajuda a formar uma transição suave para estas duas configurações de catenária. Os números dos conectores de ancoragem e os números dos conectores para o membro de flutuabilidade podem não ser necessariamente iguais, e dependem dos parâmetros de tubo ascendente. Em algumas concretizações, o sistema inclui uma pluralidade de membros de flutuabilidade e pluralidade de conectores de ancoragem, que podem permitir a transição em catenária se tornar ademais suavizada.

Em algumas concretizações, a invenção provê um método para reduzir o nível do momento de flexão e suas variações no ponto Balizado e Ancorado. Como uma transição para duas configurações de catenária diferentes, o segmento de transição pode ser sujeito à flexão significante. Enquanto isolado ao ponto de assentamento, as oscilações do hospedeiro podem ser passadas ao ponto Balizado e Ancorado. Além de uma pluralidade de membros de flutuabilidade e ancoragem, o tubo na redondeza dos pontos Balizados e Ancorados também pode ser projetado tanto para restringir flexão ou tolerar o de flexão, por um ou uma combinação dos modos seguintes:

(1) Juntas de tensão afiladas perto dos pontos Balizados e Ancorados para reduzir o nível de tensão de flexão;

(2) Uma boca de sino ou outro restritor de flexão para restringir a curvatura de flexão perto dos pontos Balizados e Ancorados

dentro do limite superior desejado;

(3) Juntas de tensão de titânio perto dos pontos Balizados e Ancorados, que têm mais flexibilidade para curvatura de flexão do que um tubo de aço;

(4) Um pedaço pequeno da ponte de ligação perto dos pontos Balizados e Ancorados para aceitar grande curvatura de flexão;

(5) Uma junta flexível de águas profundas nos pontos Balizados e Ancorados para tolerar flexão; e/ou

(6) Perto dos pontos Balizados e Ancorados, um pedaço pequeno do tubo de tubo ascendente pode ser pré-curvado para formar a

curvatura de flexão média com pouca tensão de flexão.

Os detalhes do método de redução de momento de flexão dependem dos parâmetros de tubo ascendente e condições ambientais.

A presente invenção será descrita agora ademais por referência aos desenhos. Se referindo agora à Figura 2, é mostrada a representação esquemática de hospedeiro flutuante 103 à superfície de água 121 com uma estrutura subaquática 105 se estendendo disso.

Deveria ser entendido que o hospedeiro flutuante 103 pode ser qualquer tipo de estrutura flutuante tendo um membro de linha se estendendo para o fundo de água, que será sujeito à ação de onda pela resposta de hospedeiro flutuante 103 à tal ação de onda. Por exemplo, na exploração de hidrocarbonetos de fora da costa, perfuração, produção, perfuração, processamento, ou técnica de transporte, exemplos não limitantes de hospedeiros flutuantes 103 incluem navios, barcos, barcaças, equipamentos, plataformas, FPSOs (sistemas de Produção Flutuante, Armazenamento e Descarga), semi-submersíveis, FSRUs (Unidades Flutuantes de Armazenamento e Regasseificação), e similares.

Enquanto mostrado flutuando na superfície de água 121, deveria ser entendido que o hospedeiro flutuante 103 também pode estar flutuando abaixo de superfície de água 121, e ainda poderia ser sujeito à ação de onda, que normalmente se estende aos primeiros 30 m abaixo da superfície de água 121. Enquanto mostrado flutuando à parte de terra, também deveria ser entendido que o hospedeiro flutuante 103 também pode ser ancorado à terra seca, isso é, tanto amarrado à terra seca, ou suportado parcialmente por terra seca (como uma doca, cais, ou similar).

Estrutura de linha subaquática prolongada 105 pode ser qualquer tipo de estrutura que se estende de hospedeiro flutuante 103 como é conhecido nas técnicas fora da costa. Geralmente, a estrutura de linha subaquática 105 pode ser algum tipo de membro tubular, referido geralmente na técnica como um "tubo ascendente", exemplos não limitantes de qual incluem umbilicais, tubos, dutos, canos, canais, mas também podem ser um membro não tubular tais como cabos, linhas, cabos de amarração, e similares.

Estrutura de linha subaquática 105 se estende para baixo de hospedeiro flutuante 103 por água 125 atingindo leito de mar 120 a um novo ponto de assentamento, que é geralmente mais distante de hospedeiro 103 do que o antigo ponto de assentamento 124 (como visto na Figura 1), e continuando ao longo de leito de mar 120. Mais especificamente, a estrutura subaquática 105 se estende para baixo de hospedeiro flutuante 103 por água 125 como uma porção de tubo ascendente tradicional 105A para um ponto/região baixo local 105E em estrutura 105, donde a estrutura subaquática 105 vira para cima como porção de tubo ascendente 105B.

Membro de flutuabilidade 108 provê elevação para estrutura subaquática 105 a um ponto/região de elevação 105F, onde a elevação do ponto 105F pode ser restringida pelo comprimento de linha de ancoragem 132 conectada à fundação 111. A flutuabilidade abaixa ponto/região 105E e levanta ponto/região 105F ao qual o declive de estrutura subaquática 105 é zero (0), com o declive de porção de tubo ascendente 105A e o declive de porção de tubo ascendente 105B tendo sinais ou polaridade oposta, e o declive de porção de tubo ascendente 105B e 105C tendo sinais ou polaridade oposta. A porção de tubo ascendente acima do ponto Balizado e Ancorado 105F e a porção de tubo ascendente abaixo de 105F são duas configurações de catenária diferentes, e na redondeza de 105F é uma transição para estas duas configurações de catenária. Se referindo agora à Figura 3, em algumas concretizações, o

membro de flutuabilidade 108 provê elevação à estrutura subaquática 105 a ponto/região de elevação 105F de profundidade de água Dl, e a levanta suficiente para formar um ponto/região baixo local 105E à profundidade de água D2 (onde D2 pode estar mais fundo que Dl) em estrutura 105. Qual ponto/região baixo 105E está posicionado em estrutura 105 entre ponto/região de elevação 105F e hospedeiro flutuante 103, e qual ponto/região baixo 105E pode ser mais baixo em profundidade de água do que ponto/região de elevação 105F.

Deveria ser reconhecido da Figura 2, que a estrutura subaquática 105 incluindo porções de tubo ascendente 105A e 105B, é côncava para cima (longe de leito de mar 120) com um baixo ponto a baixo no ponto/região local 105E. Igualmente, a estrutura subaquática 105 incluindo porções de tubo ascendente 105C e 105D também são uma configuração de catenária côncava para cima no ponto de assentamento 105D. Então na redondeza de 105B e 105C é côncava descendente (para leito de mar 120) como uma transição destas duas configurações de catenária.

Quaisquer dos numerosos materiais flutuantes como são conhecidos na técnica marinha podem ser utilizados, por exemplo uma espuma ou lata de flutuabilidade. Membro de flutuabilidade 108 pode incorporar materiais com densidades adequadas para prover flutuabilidade, ou pode incorporar vazios ou membros ocos para prover flutuabilidade.

Membro de flutuabilidade 108 pode prover flutuabilidade suficiente não só para elevar a estrutura subaquática 105 a uma posição desejada sobre o leito de mar 120, mas também para suportar o peso de qualquer material viajando por estrutura subaquática 105.

Como mostrado na Figura 2, o membro de flutuabilidade 108 pode ser afixado à estrutura subaquática 105 pelo uso de um ou mais membros de conector 131, que podem ser rígidos ou flexíveis, como desejado. Tais membros de conector 131 podem ser cabos, correntes, corda, hastes, e similares.

Deveria ser entendido que a maneira de conectar o membro de flutuabilidade 108 à estrutura subaquática 105 não é crítica, mas em lugar disso um assunto de preferência de projeto. Se referindo novamente à Figura 3, são ilustradas algumas

concretizações mostrando o membro de flutuabilidade 108 afixado diretamente à estrutura subaquática 105, sem o uso de membro de conector 131 (como visto na Figura 2). Membro de flutuabilidade 108 pode ser encamisado ao redor de estrutura 105, ou pode ser feito integral à estrutura 105.

Dependendo das propriedades físicas de estrutura subaquática 105 e outros parâmetros de projeto, pode ser que provendo elevação a um ponto de elevação 105F como na Figura 2 pode causar muita tensão para alguns tipos de estruturas e/ou configurações. Alternativamente, elevação pode ser provida ao longo de uma região para espalhar a tensão de estrutura de levantamento 105. Por exemplo, em algumas concretizações, como mostrado na Figura 3, elevação pode ser provida ao longo de uma região de elevação 105F por uso de vários membros de flutuabilidade 108 (ou um membro de flutuabilidade alongado grande 108).

Em algumas concretizações, para criar uma zona de elevação 105F, se referindo agora à Figura 4, é mostrado o membro de flutuabilidade 108 conectado por uma pluralidade de conectores 131 à estrutura subaquática a uma pluralidade de pontos ao longo de zona de elevação 105F.

Em algumas concretizações, para criar uma região de elevação 105F, se referindo agora à Figura 5, é mostrada uma pluralidade de membros de flutuabilidade 108 conectados a uma pluralidade de pontos ao longo de zona de elevação 105F.

Âncora 111 pode ser conectada à estrutura subaquática 105 pelo uso de conector 132, e é provida para estabilizar a posição de estrutura subaquática 105 contra a elevação de flutuabilidade de membro de flutuabilidade 108, e o mantém a uma posição desejada.

Âncoras são bem conhecidas nas técnicas fora da costa e de perfuração, e qualquer âncora adequada pode ser utilizada como âncora 111. Âncora 111 pode descansar em fundo de água 120, em qual caso será de peso adequado para resistir à elevação de membro de flutuabilidade 108. Alternativamente, a âncora 111 pode ser afixada ao fundo de água 120.

Como mostrado nas Figuras 2-5, a âncora 111 pode ser afixada à estrutura subaquática 105 pelo uso de membros de conector 132, que podem ser rígidos ou flexíveis como desejado. Tais membros de conector 132 podem ser cabos, correntes, cordas, hastes, e similares.

Em algumas concretizações, redundância em conectar a estrutura 105 à âncora 111 pode ser provida por uso de mais de um membro de conector 132.

Em algumas concretizações, um novo membro de tubo ascendente pode ser instalado estendendo-o de hospedeiro 103 a fundo de água 120, e então levantando uma porção de estrutura subaquática 105 fora de fundo de água 120 para criar a zona côncava para baixo 105F e a zona côncava para cima 105E (como mostrado na Figura 2).

Em algumas concretizações, um novo membro de tubo ascendente pode ser instalado primeiro, provendo-o com membro de flutuabilidade 108, e então estendendo-o de hospedeiro 103 a fundo de água 120, e permitindo-o formar em uma estrutura subaquática 105 tendo uma zona côncava para baixo 105F e a zona côncava para cima 105E (como mostrado na Figura 2).

Em algumas concretizações, o segmento do tubo de tubo ascendente na redondeza do ponto balizado e ancorado 105F pode ser um pedaço de junta de tubo pré-curvada. Com a junta de tubo pré-curvada, a transição entre duas configurações de catenária diferentes pode não produzir um momento de flexão grande.

Em algumas concretizações, o ponto/região balizado e ancorado de segmento de tubo 105F são várias juntas de aço afiladas, que reduzem a tensão de flexão próxima 105F em termos da tensão máxima e oscilações de tensão induzindo fadiga, a níveis aceitáveis.

Em algumas concretizações, uma boca de sino externa ou outras formas de restritores de flexão podem ser presas a ponto/região balizado e ancorado de segmento de tubo 105F. A flexão de tubo neste local pode ser restringida pela configuração geométrica da boca de sino ou outras formas de restritores de flexão.

Em algumas concretizações, o ponto/região balizado e ancorado de segmento de tubo 105 F pode ser feito de titânio, tubo reto ou tubos afilados. A baixa rigidez à flexão de material de titânio permite uma curvatura de flexão relativamente grande nesta região.

Em algumas concretizações, mangueiras flexíveis curtas podem ser usadas na região do ponto balizado e ancorado 105F. Com uma mangueira flexível, uma grande curvatura de flexão pode ser tolerada.

Em algumas concretizações, uma junta flexível de águas profundas pode ser usada no ponto balizado e ancorado 105F. A interseção de duas configurações de catenária acima e abaixo de 105F um ângulo pode se tornar um ângulo com uma junta flexível de águas profundas.

Enquanto a presente invenção pode ser utilizada para instalar um novo membro de tubo ascendente, ela também pode achar utilidade em um método para modificar uma estrutura subaquática existente 105. Por exemplo, para um hospedeiro flutuante existente 103 tendo uma estrutura subaquática 105 se estendendo a fundo de água 120 (como mostrado na Figura 1), um método para modificar incluiria levantar uma porção de estrutura subaquática 105 fora de fundo de água 120 para criar a zona côncava para baixo 105F e a zona côncava para cima 105E (como mostrado na Figura 2).

EXEMPLOS

Uma simulação de computador de uma concretização da presente invenção como mostrada na Figura 6 foi conduzida.

Figura 7 mostra que os resultados de fadiga para um sistema da técnica anterior como mostrado na Figura 1, com resultados para "DOE-B" e "API-X" a 26,5 anos e 2,7 anos, respectivamente.

Figura 8 mostra os resultados de fadiga para o sistema da Figura 6, que é uma concretização da presente invenção, com resultados para "DOE-B" e "API-X" a 3470 anos e 214 anos, respectivamente. Vida de fadiga foi aumentada 130 vezes, e 79 vezes, respectivamente, como comparada ao sistema da técnica anterior como mostrado na Figura 1.

Enquanto as concretizações ilustrativas da invenção foram descritas com particularidade, será entendido que várias outras modificações serão aparentes e podem ser feitas prontamente por aqueles qualificados na técnica sem partir do espírito e extensão da invenção. Por conseguinte, não é planejado que a extensão das reivindicações anexas a isso seja limitada aos exemplos e descrições publicadas aqui, mas em lugar disso que as reivindicações sejam interpretadas como abrangendo todas as características de novidade patenteável que residem na presente invenção, incluindo todas as características pelas quais seriam tratadas como equivalentes disso por aqueles qualificados na técnica à qual esta invenção pertence.

Claims (16)

1. Sistema flutuante posicionado em um corpo de água tendo um fundo de água, caracterizado pelo fato de compreender: um membro hospedeiro flutuando na água; uma estrutura de linha subaquática alongada, compreendendo: um topo conectado ao hospedeiro; um fundo se estendendo ao leito de mar e adaptado para se conectar a uma linha de fluxo se assentando no leito de mar; uma primeira porção da estrutura de linha sendo formada côncava para cima; uma segunda porção da estrutura de linha sendo formada côncava para cima; e um segmento de transição entre elas sendo formado côncavo para baixo, o segmento de transição localizado entre a primeira porção e a segunda porção.

2. Sistema flutuante de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura subaquática alongada compreende um tubo ascendente em catenária de aço.

3. Sistema flutuante de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de compreender um membro de flutuabilidade conectado ao segmento de transição.

4. Sistema flutuante de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de compreender um membro de âncora conectado ao segmento de transição.

5. Sistema de flutuabilidade de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de incluir um membro de flutuabilidade conectado a pelo menos um do segmento de transição, da primeira porção, e da segunda porção, por uma pluralidade de conexões.

6. Sistema flutuante de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de incluir uma pluralidade de membros de flutuabilidade conectados a pelo menos um do segmento de transição, da primeira porção, e da segunda porção, por uma pluralidade de conexões.

7. Sistema flutuante de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de compreender um membro de âncora conectado a pelo menos um do segmento de transição, da primeira porção, e da segunda porção, por uma pluralidade de conexões.

8. Sistema flutuante de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de incluir uma pluralidade de membros de âncora conectados a pelo menos um do segmento de transição, da primeira porção, e da segunda porção, por uma pluralidade de conexões.

9. Sistema flutuante de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de incluir um membro de flutuabilidade montado sobre o segmento de transição.

10. Sistema flutuante de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que um ponto mais baixo da primeira porção é de 5 a 50 metros mais baixo do que um ponto mais alto do segmento de transição.

11. Sistema flutuante de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o segmento de transição inclui pelo menos um de um tubo de costa pré-curvado, uma boca de sino, um restritor de flexão, uma junta de tensão afilada, uma junta de tensão de titânio, uma mangueira flexível, e uma junta flexível de águas profundas.

12. Método para modificar um sistema flutuante, o sistema compreendendo um hospedeiro flutuando em um corpo de água tendo um fundo de água, uma estrutura subaquática alongada com uma primeira extremidade, uma segunda extremidade, e um corpo posicionado entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, com a primeira extremidade conectada ao hospedeiro, o corpo se estendendo pela água, e a segunda extremidade adjacente ao fundo de água, caracterizado pelo fato de compreender: elevar um segmento de transição do corpo a um ponto de elevação, suficiente para formar o segmento de transição do corpo a uma primeira profundidade de água em uma forma côncava para baixo e uma porção do corpo a uma segunda profundidade de água em uma forma côncava para cima, com a segunda profundidade de água mais funda do que a primeira profundidade de água.

13. Método de acordo com reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender ancorar o segmento de transição do corpo ao fundo de água.

14. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 13, caracterizado pelo fato de que elevar o segmento de transição inclui elevar o segmento de transição de 10 a 100 metros do fundo de água.

15. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a estrutura subaquática alongada compreende um tubo ascendente em catenária de aço.

16. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que a segunda profundidade de água é de 5 a 50 metros mais funda do que a primeira profundidade de água.