BRPI0721882A2 - conjunto de torre e boia desconectÁvel - Google Patents

Abstract

CONJUNTO DE TORRE E BOIA DESCONECTÁVEL.A presente invenção refere-se a um conjunto de torre (2) e boia desconectável (3),em que a torre em sua extremidade inferior e a boia em sua extremidade superior são providas com provisões de acoplamento conjugadas.As provisões de acoplamento compreendem uma projeção anular (4) que se proteja de uma delas, da torre ou da boia, paraa outra, a torre ou a boia, e um rebaixo anular (5) correspondentemente formado na outra na torre ou na boia, para receber a projeção anular (4). A projeção anular (4) apresenta uma base (6) que é mais larga do que um topo (7) da mesma, ao passo que o rebaixo anular apresenta u topo (8) que é mais largo do que uma base (9) do mesmo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTO DE TORRE E BOIA DESCONECTÁVEL".

A presente invenção refere-se a um conjunto de torre e boia desconectável, na qual a torre em sua extremidade inferior e a boia em sua extremidade superior são providas com provisões de acoplamento conjuga- das.

Em produção de petróleo ao largo, é feito uso de FPSO's (Uni- dade Flutuante de Produção, Armazenamento e Descarga) assim chama- das. As FPSO1S são navios que ficam permanente ou semipermanentemente ancorados afastados da costa em um campo petrolífero para fins de receber fluidos de poço provenientes do reservatório de óleo, de separar o óleo da água e do gás, e de armazenar o óleo a bordo para uma transferência poste- rior para outra embarcação. De modo geral, as FPSO's são ancoradas por meio de sistemas de atracação de ponto único do tipo torre interna ou externa.

Em algumas áreas do mundo, as condições do tempo podem causar graves deteriorações, por exemplo, devido a furacões, sendo então necessário poder permitir que a FPSO seja desconectada de seu sistema de ancoragem e navegue temporariamente para águas mais seguras. Do mes- mo modo, em águas infestadas de icebergs, às vezes é necessário desco- nectar a FPSO para impedir danos à embarcação.

Nestes exemplos, é feito uso de um sistema de atracação de torre desconectável, que pode ser do tipo interno ou externo (em um caso, a torre é ajustada dentro dos confins do casco da embarcação, e, no outro ca- so, a torre é ajustada à frente da proa da embarcação), compreendendo uma boia desconectável, no qual a torre em sua extremidade inferior e a boia em sua extremidade superior são providas com provisões de acoplamento con- jugadas.

No desenho de uma torre desconectável, é necessário cuidado espacial à interface entre a extremidade inferior da torre e a extremidade superior da boia desconectável.

Idealmente, esta interface é pré-carregada de tal modo a impedir que uma abertura seja criada entre a torre e a boia sob condições externas de ancoragem e carga de onda. Uma vez que a torre e a boia são, em geral, estruturas cilíndricas ou cônicas com um diâmetro grande, também é impor- tante intertravar estas estruturas de tal maneira que ambas atuem como uma única estrutura, quando conectadas. Outro objetivo é o de alcançar um bom ajuste entre as estruturas em sua interface, sem recorrer a tolerâncias de usinagem justas e, consequentemente, de alto custo.

Os conjuntos, de acordo com o estado da técnica, proveem uma boia com uma extremidade superior cônica protuberante que tem que ser recebida em um rebaixo inferior cônico correspondentemente formado da torre. Estes conjuntos conhecidos sofrem da desvantagem significativa de que, enquanto a interface cônica facilita o ajuste das duas estruturas, o re- baixo cônico tem que ser fabricado de forma extremamente pesada e robus- ta para resistir às cargas radiais que resultam das duas peças que são co- nectadas. Uma pré-carga muito significativa é exigida para assegurar que a boia e a torre não sejam separadas sob cargas externas que surgem da an- coragem e das ondas. Se tal pré-carga não puder ser suficientemente con- seguida, um meio de travamento, que conecta a boia desconectável à torre, será submetido a altas variações de carga cíclicas resultantes destas cargas de ancoragem e onda e, consequentemente, poderá falhar prematuramente.

Os objetivos desta invenção são cumpridos por um conjunto de torre e boia desconectável, no qual a torre em sua extremidade inferior e a boia em sua extremidade superior são providas com provisões de acopla- mento conjugadas, caracterizada pelo fato de as provisões de acoplamento compreenderem uma projeção anular que se projeta de uma delas, da torre ou da boia, para a outra, a torre ou a boia, e um rebaixo anular correspon- dentemente formado na outra, na torre ou na boia, para receber a projeção anular, onde a projeção anular apresenta uma base que é mais larga do que um topo da mesma, ao passo que o rebaixo anular apresenta um topo que é mais largo do que a base do mesmo.

Concretizações preferidas do conjunto, de acordo com a presen- te invenção, são o assunto das reivindicações dependentes. A projeção anular e o rebaixo anular são usinados com relação a uma tolerância tal que, se eles forem engatados entre si, sob uma força de compressão axial, uma destas peças será deformada mais do que a outra em uma direção radial, de tal maneira a ficar de acordo com a outra peça em um ajuste de forma. Com a aplicação de uma pré-carga nominal a esta inter- face, ambas as peças do conjunto trabalham agora como uma única peça, não havendo nenhuma tendência de as peças engatadas serem separadas.

As tolerâncias de usinagem são selecionadas de tal modo que o crescimento do diâmetro da peça mais fraca, tipicamente a extremidade infe- rior da estrutura de torre, sob uma força de compressão, seja limitado a tal porcentagem de alongamento tangencial que impede obter a tensão de es- coamento do material (aço) que é empregada nas peças. Uma vez que este nível de tensão é alcançado, um aumento adicional da força de compressão meramente aumenta as tensões locais na seção radial das peças e aumenta as tensões de contato entre estas peças. Este é um percurso de carga muito difícil, com meio de travamento que conecta a boia desconectável à peça de formação de torre de um percurso de carga difícil menor. Consequentemen- te, este meio de travamento não é submetido a nenhuma carga cíclica signi- ficativa. Uma vez que uma tensão de contato interno muito alta é alcançada sobre as superfícies cônicas da projeção e do rebaixo, estas peças podem também atuar como um dispositivo de vedação contra a água do mar para permitir que a torre seja bombeada a seco depois de uma operação de co- nexão. Um membro de vedação adicional (por exemplo, um anel de borra- cha macia ou de aço doce) pode ser ajustado entre a projeção anular e o rebaixo anular.

A invenção será elucidada enquanto se refere ao desenho, em

que:

a figura 1 mostra esquematicamente uma FPSO típica com uma torre interna que é ancorada no fundo do mar em uma maneira conhecida por si só usando uma boia desconectável;

a figura 2 mostra esquematicamente e em uma escala ampliada a interface entre uma torre e a boia desconectável; e a figura 3 mostra esquematicamente uma concretização com membro de vedação adicional.

Com referência à figura 1, é mostrada uma FPSO 1 que, em uma maneira por si só conhecida, é provida com uma torre interna 2 que em sua extremidade inferior é conectada a uma boia desconectável 3. A boia 3 é ancorada no fundo do mar 4 por meio de linhas de ancoragem 5, ao passo que uma linha de produção 6 é conectada entre um furo de poço 7 e a boia 3 (e leva adicionalmente através da torre para uma instalação a bordo apropriada, não mostrada). Com referência à figura 2, a interface entre a extremidade inferi-

or da torre 2 e a extremidade superior da boia de desconexão 3 é ilustrada esquematicamente em uma seção transversal desconectável 3 e em uma situação antes do conjunto. Conforme mostrado, a extremidade superior da boia 3 é provida com uma projeção anular 4 que se projeta da boia, ao pas- so que a extremidade inferior da torre é provida com um rebaixo anular cor- respondentemente formado 5 para receber a projeção anular 4. A projeção anular apresenta uma base 5 que é mais larga do que um topo 7 da mesma, ao passo que o rebaixo anular apresenta um topo (boca) 8 que é mais largo do que uma base 9 do mesmo. Especificamente, na concretização ilustrada, a seção transversal da projeção anular e do rebaixo anular apresenta uma forma trapezoidal. Como resultado, o conjunto destas peças (isto é, a entra- da da projeção anular 4 no rebaixo anular 5) é muito fácil e leva a um per- curso de carga otimizado entre a torre 2 e a boia 3.

É possível também que a projeção anular seja parte da torre e que o rebaixo anular seja provido na boia. Além disso, é concebível prover mais de uma projeção anular com o rebaixo anular correspondente; em tal caso, seria possível que cada uma, a torre ou a boia, compreendesse pelo menos uma projeção anular e pelo menos um rebaixo anular.

É notado que a provisão de uma projeção anular e de um rebai- xo anular não impede que, de acordo com o estado da técnica, a extremida- de inferior da torre 2 e a extremidade superior da boia apresentem formas cônicas correspondentes (conforme indicado esquematicamente na figura 2 por linhas pontilhadas).

Finalmente, a figura 3 representa, em uma maior escala, um membro de vedação 10 interposicionado entre uma projeção anular 4 e um rebaixo anular 5. Especificamente, o membro de vedação 10 é provido entre o topo 7 e a projeção anular 4 e a base 9 do rebaixo anular 5. Preferivelmen- te, o membro de vedação é conectado à base 9 do rebaixo anular. O mem- bro de vedação pode compreender um anel de borracha macia ou de aço doce.

A invenção não é limitada às concretizações descritas anterior- mente, que podem ser amplamente variadas dentro do escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.

Claims (7)

1. Conjunto de torre (2) e boia desconectável (3), em que a torre em sua extremidade inferior e a boia em sua extremidade superior são pro- vidas com provisões de acoplamento conjugadas, caracterizado pelo fato de que as provisões de acoplamento compreendem uma projeção anular (4) que se projeta de uma delas, da torre ou da boia, para a outra, a torre ou a boia, e um rebaixo anular correspondentemente formado na outra, na torre ou na boia, para receber a projeção anular (4), em que a projeção anular (4) apresenta uma base que é mais larga do que um topo da mesma, ao passo que o rebaixo anular (5) apresenta um topo que é mais largo do que a base do mesmo.

2. Conjunto de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pe- lo fato de que a seção transversal da projeção anular (4) e do rebaixo anular (5) apresenta uma forma trapezoidal.

3. Conjunto de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteriza- do pelo fato de que a projeção anular (4) é provida na boia, ao passo que o rebaixo anular (5) é provido na torre.

4. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, caracterizado pelo fato de que um membro de vedação é provido entre a projeção anular (4) e o rebaixo anular (5).

5. Conjunto de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pe- lo fato de que o membro de vedação é provido entre o topo da projeção anu- lar (4) e a base do rebaixo anular (5).

6. Conjunto de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pe- lo fato de que o membro de vedação é conectado à base do rebaixo anular (5).

7. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o membro de vedação é um anel de bor- racha macia ou aço doce.