BRPI0803619A2 - sistema de execução simultánea de operações em sonda marìtima e método - Google Patents
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Abstract
Refere-se a presente invenção a um sistema e método para executar operações simultâneas de montagem, desmontagem e manutenção de equipamentos instalados por sonda marítima, utilizando ferramentas, os sistemas e as áreas disponíveis na própria sonda. O sistema é basicamente constituído pela instalação de duas vigas de sustentação, paralelas e afastadas entre si e duas bases móveis apoiadas sobre as vigas para executar operações simultâneas. Também é descrito um método de montagem simultânea de dois equipamentos submarinos para instalação e um método de substituição e montagem simultâneas de equipamentos submarinos, utilizando-se alternativamente um guincho e um cabo de aço para descer e recuperar os equipamentos.
Description
SISTEMA DE EXECUÇÃO SIMULTÂNEA DE OPERAÇÕES EM SONDAMARÍTIMA E MÉTODO
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre ossistemas e métodos para execução simultânea de operações, maisparticularmente para operações simultâneas de montagem, desmontageme manutenção de equipamentos instalados por sonda marítima.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
A produção de petróleo no mar requer o uso de sondas marítimas deperfuração e completação, que são utilizadas em diferentes fases, desde aperfuração de poços até a descida de equipamentos submarinos, taiscomo árvores de natal molhadas, módulos de bombeio dentre outros.
A operação dessas sondas marítimas emprega grande quantitativode mão de obra e possui alto custo. Basicamente tais sondas são dotadasde sistemas de sustentação de cargas, de movimentação de cargas, derotação, de geração e transmissão de energia, de circulação de fluidos, desegurança de poço e de monitoramento.
Os sistemas de sustentação de cargas, de movimentação de cargase de rotação, são os principais sistemas utilizados na execução deoperações de montagem, desmontagem e manutenção de equipamentos,ferramentas, acessórios de conexão, desconexão e montagem de tubos,os mesmos são também utilizados para a descida ou recuperação deequipamentos no poço ou fundo do mar.
Um sistema se sustentação de cargas é composto basicamente poruma torre de sustentação e ferramentas para manter suspensa a carga.Um sistema de movimentação de cargas é composto basicamente porconjuntos de polias fixas e móveis, e ferramentas para movimentar cargas.E um sistema de rotação é composto basicamente por uma mesa rotativa,localizada abaixo da torre de sustentação, e demais ferramentas comoelementos de transmissão (Kelly) e cabeça de injeção.Geralmente as sondas marítimas possuem, logo abaixo da mesarotativa, uma área aberta para o mar, semelhante a uma piscina,conhecida como moon pool, onde são montados e desmontados osequipamentos de grandes dimensões.
Operações como montagem, desmontagem e manutenção degrandes equipamentos, bem como descida de tubos e instalação deequipamentos são executadas por meio da torre e da mesa rotativa. Poresse motivo, as operações devem ser executadas seqüencialmente, nãosendo possível a execução de forma simultânea, o que acarreta maiortempo e custo de operação da sonda, além de poder resultar emociosidade de parte da mão de obra.
Existem no estado da técnica, soluções que tornam mais eficiente ouso das sondas, permitindo a execução de operações simultâneas,reduzindo assim o tempo total das operações que requeiram o uso de taissondas.
A patente US 4.819.730 revela um sistema que utiliza uma sondadotada de duas torres para possibilitar operações simultâneas, entretanto,esta invenção tem sua aplicação limitada apenas a sondas novas,construídas com duas torres, e de custo de construção mais elevado. Nassondas dotadas de apenas uma torre de sustentação permanecem aslimitações da execução de operações seqüencialmente.
Portanto, o sistema e o método descritos a seguir são umaalternativa vantajosa para a execução simultânea de operações emrelação aos sistemas e métodos conhecidos na técnica.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Refere-se a presente invenção a um sistema e método paraexecutar operações simultâneas, permitindo a montagem, a desmontageme a manutenção de equipamentos por sondas marítimas.
O sistema faz uso de ferramentas (11) como guindastes, pontesrolantes, talhas, guinchos, macacos mecânicos e outras ferramentasusualmente disponíveis em uma sonda marítima, para auxiliar a asoperações.
Basicamente o sistema prove meios físicos para executar amontagem, desmontagem e manutenção de equipamentos em dois pontosdistintos, utilizando ferramentas da própria sonda.
O método de execução simultânea de operações utilizando osistema prove a execução principalmente das operações de montagemsimultânea de equipamentos para instalação e substituição deequipamentos em ambiente submarino em campos de petróleo.
A presente invenção apresenta vantagens significativas em relaçãoao estado da técnica, por possibilitar:
i. Reduzir substancialmente o tempo e custo de sonda namontagem, desmontagem e manutenção de equipamentosinstalados por sonda marítima, o que resulta em menor tempode operação da sonda;
ii. Aumentar a confiabilidade de operação da sonda, porpossibilitar executar operações em diferentes pontos;
iii. Aumentar a flexibilidade dos processos e operações da sonda;
iv. Aumentar a eficiência das operações da sonda reduzindo otempo ocioso de mão de obra.
v. Reduzir o tempo de descida e recuperação, em mar aberto, deequipamentos que possam ser movimentados por guincho ecabo de aço.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
As características do sistema e método de execução simultânea deoperações em sondas marítimas, objeto da presente invenção serão maisbem percebidas a partir da descrição detalhada, associada às figurasabaixo referenciadas, que representam esquematicamente o sistema emétodo objeto da presente invenção em suas etapas seqüenciais nasquais:A FIGURA 1 representa esquematicamente o sistema com basesmóveis (4) e (5) apoiadas sobre vigas de sustentação (6).
A FIGURA 2 representa a etapa do método em que osequipamentos instalados por sonda marítima são montadossimultaneamente nas bases móveis (4) e (5).
A FIGURA 3 representa a etapa do método em que o equipamentomontado na primeira base móvel (4) é instalado no fundo do mar.
A FIGURA 4 representa a etapa do método em que a primeira basemóvel (4) é movida para uma área auxiliar e a segunda base móvel (5)para um primeiro ponto de operações (1).
A FIGURA 5 representa a etapa do método em que um equipamentomontado na segunda base móvel (5) é instalado no fundo do mar.
A FIGURA 6 representa a etapa do método em que um equipamentocomeça a ser elevado simultaneamente e o início da montagem do novoequipamento na segunda base móvel (4).
A FIGURA 7 representa a etapa do método em que um equipamentoé apoiado na primeira base móvel (4) simultaneamente à montagem deoutro equipamento na segunda base móvel (5).
A FIGURA 8 representa a etapa do método em que um equipamentoé desmontado na primeira base móvel (4).
A FIGURA 9 representa a etapa do método em que a primeira basemóvel (4) é movida para a área auxiliar (3) e a segunda base móvel (5) émovida para um primeiro ponto de operações (1).
A FIGURA 10 representa a etapa do método em que o novoequipamento, montado na segunda base móvel (5) é descido ao fundo domar e instalado.
A FIGURA 11 representa a etapa do método em que umequipamento, montado na segunda base móvel (5) é descido ao fundoleito do mar sendo movimentado por um guincho (11a) por meio de umcabo de aço.DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Refere-se a presente invenção a um sistema para executaroperações simultâneas por sondas marítimas de perfuração ecompletação, permitindo executar montagens, desmontagens emanutenção de equipamentos submarinos, reduzindo assim o custo e otempo de sonda.
Basicamente, a presente invenção prove meios físicos e métodospara operações simultâneas em dois pontos distintos, utilizandoferramentas e os sistemas da própria sonda.
O sistema faz uso de uma torre de sustentação (13) uma mesarotativa (14), um sistema de movimentação de cargas (12), de uma colunade tubos, de um guincho com cabo de aço (11a) e de ferramentas (11)como guindastes, pontes rolantes, talhas, macacos mecânicos e outrasferramentas disponíveis na sonda, para auxiliar nas operações, além defazer uso também de uma área aberta para o mar, conhecida no estado datécnica pelo termo em inglês "Moon Pool".
A descrição detalhada do sistema e dos métodos de execuçãosimultânea de operações com sonda marítima, objeto desta invenção, seráfeita de acordo com a identificação dos componentes que a formam combase nas figuras.
A figura 1 apresenta uma representação esquemática do sistema deexecução simultânea de operações com sonda marítima, objeto dapresente invenção, que compreende a instalação de:
i. Pelo menos duas vigas de sustentação (6), paralelas e afastadasentre si, que se estendem horizontalmente em toda a extensão domoon pool, paralelamente à superfície do mar.
ii. Uma primeira base móvel (4), apoiada nas pelo menos duas vigasde sustentação (6), com capacidade de se deslocar horizontalmentesobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6) por meio deelementos deslizantes;iii. Uma segunda base móvel (5), apoiada nas pelo menos duas vigasde sustentação (6), com capacidade de se deslocar horizontalmentesobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6) por meio deelementos deslizantes;
As operações executadas nas bases móveis (4) e (5) podem seroperações de montagem, de desmontagem e de manutenção deequipamentos submarinos usualmente instalados por sonda marítima, nofundo do mar ou dentro de poços. Esses equipamentos podem ser, porexemplo, árvores de natal, módulos de bombeio ou outro equipamento.
As bases móveis (4) e (5) são movidas lateralmente por meio dedispositivos que deslizam sobre as vigas de sustentação (6), que podemser, por exemplo, do tipo rolete.
As operações por sonda marítima utilizando o sistema acimadescrito; prove a execução principalmente dos seguintes métodos:
i. Montagem simultânea de dois equipamentos submarinos parainstalação;
ii. Substituição e montagem simultâneas de equipamentossubmarinos.
As figuras 1, 2, 3, 4 e 5, representam esquematicamente o métodode operação para montagem simultânea de dois equipamentossubmarinos para instalação , que compreende as seguintes etapas:
i. Posicionar a primeira base móvel (4) sobre as pelo menos duasvigas de sustentação (6), definindo um primeiro ponto (1) deoperação, imediatamente abaixo da mesa rotativa (14), (Figura D;
ii. Posicionar uma segunda base móvel (5) sobre as pelo menosduas vigas de sustentação (6), definindo um segundo ponto (2)de operação, lateralmente afastado do primeiro ponto (1),(Figura. 1);
iii. Operar simultaneamente a montagem de um equipamentosubmarino na primeira base móvel (4) com o auxílio da torre desustentação (13), da mesa rotativa (14) e do sistema demovimentação de carga (12) e a montagem de outroequipamento submarino na segunda base móvel (5), com oauxílio das ferramentas (11) existentes na sonda (figura. 2);
iv. Descer e instalar o equipamento montado na primeira basemóvel (4), com o auxílio da torre de sustentação (13) do sistemade movimentação de cargas (12) e da mesa rotativa (14),utilizando uma coluna de tubos, (figura. 3);
v. Deslocar lateralmente a primeira base móvel (4) para umaregião lateralmente afastada do primeiro ponto (1), oposta aosegundo ponto (2), definindo um ponto auxiliar (3) (figura. 4);
vi. Deslocar a segunda base móvel (5) para o primeiro ponto (1)(figura. 4);
vii. Descer e instalar o equipamento montado na segunda basemóvel (5), com o auxílio da torre de sustentação (13), dosistema de movimentação de cargas (12) e da mesa rotativa(14), utilizando uma coluna de tubos, (figura. 5).
As figuras 1, 6, 7, 8, 9 e 10, representam esquematicamente ométodo de operação para substituição e montagem simultâneas deequipamentos submarinos utilizando o sistema acima descrito, quecompreende as seguintes etapas:
i. Posicionar a primeira base móvel (4) sobre as pelo menos duasvigas de sustentação (6), definindo um primeiro ponto (1) deoperação, imediatamente abaixo da mesa rotativa (14) (figura. 1);
ii. Posicionar a segunda base móvel (5) sobre as pelo menos duasvigas de sustentação (6) definindo um segundo ponto (2) deoperação, lateralmente afastado do primeiro ponto (1) (figuras. 1 e 6);iii. Recuperar um equipamento submarino até a primeira basemóvel (4), com o auxílio de uma coluna de tubos, paradesmontagem (figura. 7);
iv. Desmontar do equipamento na primeira base móvel (4), com oauxílio dos sistemas de movimentação de carga (12), da torrede sustentação (13) e da mesa rotativa (14) e simultaneamentemontar um equipamento submarino apoiado na segunda basemóvel (5) (figuras 7 e 8);
v. Deslocar lateralmente a primeira base móvel (4) para o pontoauxiliar (3) e deslocar a segunda base móvel (5) para o primeiroponto (1) (figura 9);
vi. Descer e instalar o equipamento montado na segunda basemóvel (5), com o auxílio da torre de sustentação (13), dosistema de movimentação de carga (12) e da mesa rotativa (14),utilizando uma coluna de tubos (figura. 10).
A figura 11 representa esquematicamente um método alternativoonde um equipamento apoiado na segunda base móvel (5) é movimentadopara descida ou recuperação por um guincho (11a), por meio de um cabode aço com comprimento compatível com a profundidade do leito marinho.
A operação com guincho demanda menos tempo e apresenta menorcusto. Dentre alguns dos possíveis equipamentos que podem ser descidosou recuperados por guincho e cabo de aço estão a capa de ANM, omódulo de bombeio, a capa de teste, a capa de corrosão, a capa deabandono de poço, o módulo de controle, módulos recuperáveis em geral,beacons de sistemas de posicionamento dinâmico de Sondas e outros.
Embora não mostrado na figura 11, o guincho (11a) pode serposicionado em uma das extremidades da Sonda, utilizando estruturas deapoio do tipo "varanda" para a montagem dos equipamentos submarinos,conforme descrito no PI 0702808-3 da requerente.
Tanto na instalação simultânea de dois equipamentos submarinoscomo na substituição e montagem simultânea de equipamentossubmarinos, alguns equipamentos podem ser movimentados por guincho ecabo de aço, em substituição ao uso da coluna de tubos, com significativaredução do tempo gasto.
A presente invenção apresenta vantagens significativas em relaçãoao estado da técnica, pois possibilita:
i. Reduzir substancialmente o tempo e custo na montagem,desmontagem e manutenção de equipamentos instalados porsonda marítima, o que resulta em menor tempo de sonda;
ii. Aumentar a produtividade de operação de uma sonda, porpossibilitar executar determinadas operações em diferentespontos e utilizar cabo de aço operado por guincho;
iii. Aumentar a flexibilidade dos processos e operações da sonda;
iv. Aumentar a eficiência das operações da sonda reduzindo otempo ocioso de mão de obra;
v. Combinar a execução de operações de descida, instalação erecuperação de equipamentos por meio de uma coluna de tubose um cabo de aço operado por guincho.
A descrição que se fez até aqui do sistema e método para executaroperações simultâneas, objeto da presente invenção, deve serconsiderada apenas como uma possível concretização, e quaisquercaracterísticas particulares devem ser entendidas como algo que foidescrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não podem serconsideradas limitantes da invenção, a qual está limitada apenas aoescopo das reivindicações que seguem.
Claims (5)
1. SISTEMA DE EXECUÇÃO SIMULTÂNEA DE OPERAÇÕES PORSONDA MARÍTIMA DE PERFURAÇÃO E COMPLETAÇÃO, queopera com pelo menos uma torre de sustentação (13), uma mesarotativa (14) um sistema de movimentação de cargas (12), coluna detubos, ferramentas de apoio (11), um guincho com um cabo de aço(11a) e uma área aberta de "moon pool", caracterizado porcompreender a instalação de:i. pelo menos duas vigas de sustentação (6), paralelas eafastadas entre si, que se estendem horizontalmente em toda aextensão do moon pool, paralelamente à superfície do mar.ii. uma primeira base móvel (4), apoiada nas pelo menos duasvigas de sustentação (6), com capacidade de se deslocarhorizontalmente sobre as pelo menos duas vigas desustentação (6) por meio de elementos deslizantes;iii. uma segunda base móvel (5), apoiada nas pelo menos duasvigas de sustentação (6), com capacidade de se deslocarhorizontalmente sobre as pelo menos duas vigas desustentação (6) por meio de elementos deslizantes;
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por oselementos deslizantes serem do tipo rolete.
3. MÉTODO DE OPERAÇÃO PARA MONTAGEM SIMULTÂNEA DEDOIS EQUIPAMENTOS SUBMARINOS PARA INSTALAÇÃO,utilizando o sistema definido na reivindicação 1, caracterizado porcompreender as seguintes etapas:i. Posicionar uma primeira base móvel (4) sobre as pelo menosduas vigas de sustentação (6), definindo um primeiro ponto (1)de operação, imediatamente abaixo da mesa rotativa (14);ii. Posicionar uma segunda base móvel (5) sobre as pelo menosduas vigas de sustentação (6), definindo um segundo ponto (2)de operação, lateralmente afastado do primeiro ponto (1);iii. Operar simultaneamente a montagem de um equipamentosubmarino na primeira base móvel (4) com o auxílio da torre desustentação (13), da mesa rotativa (14) e do sistema demovimentação de carga (12) e a montagem de outroequipamento submarino na segunda base móvel (5), com oauxílio das ferramentas de apoio (11);iv. Descer e instalar o equipamento montado na primeira basemóvel (4), com o auxílio da torre de sustentação (13), dosistema de movimentação de cargas (12) e da mesa rotativa(14), utilizando uma coluna de tubos;v. Deslocar lateralmente a primeira base móvel (4) para umaregião lateralmente afastada do primeiro ponto (1) e oposta aosegundo ponto (2), definindo um ponto auxiliar (3);vi. Deslocar a segunda base móvel (5) para o primeiro ponto (1);vii. Descer e instalar o equipamento montado na segunda basemóvel (5), com o auxílio da torre de sustentação (13) do sistemade movimentação de cargas (12) e da mesa rotativa (14),utilizando uma coluna de tubos.
4. Método de operação para substituição e montagem simultânea deequipamentos submarinos utilizando o sistema definido nareivindicação 1, caracterizado por compreender as seguintes etapas:i. Posicionar a primeira base móvel (4) sobre as pelo menos duasvigas de sustentação (6), definindo um primeiro ponto (1) deoperação, imediatamente abaixo da mesa rotativa (14);ii. Posicionar a segunda base móvel (5) sobre as pelo menos duasvigas de sustentação (6) definindo um segundo ponto (2) deoperação, lateralmente afastado do primeiro ponto (1);iii. Recuperar um equipamento submarino até primeira base móvel(4) com o auxílio de uma coluna de tubos, para desmontagem;iv. Desmontar o equipamento, com o auxílio do sistema demovimentação de carga (12), da torre de sustentação (13) e damesa rotativa (14) e simultaneamente montar um equipamentosubmarino apoiado na segunda base móvel (5);v. Deslocar lateralmente a primeira base móvel (4) para um pontoauxiliar (3) e deslocar a segunda base móvel (5) para o primeiroponto (1);vi. Descer e instalar o equipamento montado na segunda basemóvel (5), com o auxílio da torre de sustentação (13), dosistema de movimentação de carga (12) e da mesa rotativa (14),utilizando uma coluna de tubos.
5. Método de acordo com as reivindicações 3 e 4, caracterizado por oequipamento apoiado na segunda base móvel (5), ser movimentadopara descida ou recuperação por um guincho (11a), por meio de umcabo de aço.
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