BRPI0808946B1

BRPI0808946B1 - sistema para carregamento de hidrocarbonetos a partir de um navio flutuante

Info

Publication number: BRPI0808946B1
Application number: BRPI0808946A
Authority: BR
Inventors: Kleppesto Harald; G Breivik Kåre
Original assignee: Equinor Energy As; Statoil Asa; Statoil Petroleum As; Statoilhydro Asa
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2020-01-14
Also published as: GB2462013A; NO330616B1; BRPI0808946A2; GB2462013B; WO2008127118A1; MY150415A; GB0915623D0; AU2008239946B2; US20100101473A1; AU2008239946A1; NO20071488L; US8381669B2

Abstract

sistema para carregamento de hidrocarbonetos a partir de um navio flutuante a invenção trata de um sistema para carregamento de hidrocarbonetos a partir de um navio flutuante tal como um navio fpso ou fso (1) em um navio tanque exportador (16), onde o navio flutuante (10) é objeto de atracação múltipla em um fundo de mar, e onde o navio tanque exportador (16) durante a fase de carregamento é atracado de tal maneira que o navio exportador (16) a um menor ou maior grau pode rodopiar subordinado às condições predominantes de tempo, vagas e/ou ventos. de acordo com a invenção o navio flutuante (10) pelo menos em uma extremidade (21) é equipado com um convés rotativo (11) que pode ser girado quando o rumo ou rumo do navio tanque exportador (16) varia.

Description

[0001] “SISTEMA PARA CARREGAMENTO DE HIDROCARBONETOS A PARTIR DE UM NAVIO FLUTUANTE”

Campo da Invenção [0002] A presente invenção trata de um sistema para a descarga de hidrocarbonetos de uma embarcação flutuante, tal como um navio FPSO ou FSO, para um navio-tanque de exportação, onde o navio flutuante é atracado por atracação dupla em um leito de mar, e onde o navio tanque de exportação pode rodopiarem função das condições predominantes de clima, ondas e/ou direções de ventos.

Fundamentos da Invenção [0003] Em áreas com ondas de baixa altura tipicamente abaixo de 5 metros significativas em uma condição de 100 anos, é com freqüência vantajoso usar uma denominada atracação múltipla em vez de uma atracação de torre para o navio de produção (FPSO) e um navio de armazenamento (FSO).

[0004] A atracação múltipla significa que o navio FPSO/FSO não pode rodopiar se as forças ambientais causadas por ondas, ventos e corrente mudam de direção. Isto ainda significa, que a descarga de óleo do navio tanque com freqüência não é praticável na configuração em tandem uma vez que os navios terão diferentes rumos. Configuração em tandem significa que os navios são posicionados em uma fileira com cordas de atracação se estendendo entre a proa no navio de exportação e a extremidade de popa da unidade FPSO/FSO.

[0005] Atualmente, a exportação de óleo proveniente de navio PSO/FSO com atracação múltipla com freqüência se processa através de uma bóia denominada CALM (Atracação com Perna de Âncora em Catenária) que tipicamente é posicionada a uma distância de dois a três quilômetros do navio FPSO/FSO. A grandes profundidades de água tipicamente de 800 metros e maiores, o custo para os ditos sistemas será da ordem de NOK 1.000-1.500 milhões. Isto acarreta grandes custos extras tanto relacionados com a aquisição de bóia, atracação, mangueiras, e exportador a partir da unidade FPSO/FSO para a bóia de exportação, porém, também com respeito à operação e manutenção.

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2/10 [0006] A US 6.983.712 apresenta um sistema de carregamento de óleo e um sistema de atracação entre um navio de produção, armazenamento e descarga (FPSO), atracado em águas profundas pela denominada atracação múltipla, e um navio tanque de vaivém se movendo entre um terminal e a unidade FPSO atracada. Uma forquilha submersa tem uma extremidade acoplada com o FSO atracado, enquanto uma bóia se estendendo através da superfície do mar é atracada com a extremidade oposta da forquilha. Pela sua área central a forquilha é atracada no fundo do mar por uma corrente. O navio tanque exportador é atracado de forma girante com a bóia de tal maneira que se permite que o navio-tanque gire dependendo das condições predominantes do vento, ondas e correntes. No sistema de carregamento e atracação uma amarra e uma mangueira para transferência de hidrocarbonetos e se estendem a partir da bóia para a proa do navio-tanque. Atualmente a exportação de petróleo a partir de navios FPSO/FSO com múltipla atracação tipicamente se processa através de uma bóia denominada CALM que tipicamente está situada a uma distância de dois a três quilômetros do navio FPSO/FSO. Em grandes profundidades de água o custo para os sistemas deste tipo será da ordem de NOK 800 - 1000 milhões.

Descrição Geral da Invenção [0007] Um objetivo da invenção é proporcionar um sistema para carregamento de óleo que é seguro, eficiente e de ótimo em termos de custo, e onde o risco para derrame de óleo, p;ex. como uma conseqüência de forças ambientais predominantes, é reduzido a um mínimo.

[0008] Um objetivo adicional da invenção é apresentar um sistema que facilita a atracação simples de um navio tanque exportador a um navio FPSO/FSO atracado.

[0009] Um objetivo adicional da invenção é proporcionar um sistema de carregamento seguro que vantajosamente pode ser usado tanto para unidades FPSO/FSO sob atracação múltipla, quanto também para outros dispositivos atracados fixos usados na indústria de petróleo ao largo. As vantagens são realizadas por uma solução que é descrita em maior detalhe na parte caracterizadora da reivindicação independente 1, examinada em conjunto com o

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3/10 preâmbulo da reivindicação independente.

[0010] Uma vantagem essencial da solução de acordo com a invenção reside nas vantagens econômicas obtidas pelo novo sistema. Além disso a solução não é economicamente influenciada para profundidade do mar do campo efetivo e tipicamente terá um custo de aproximadamente NOK 100 milhões completada e instalada com duas mangueiras de carregamento sobre tambor, isto é, aproximadamente 1/10 do custo da bóia de carregamento CALM mais comumente usada.

[0011] Adicionalmente haverá economia substancial relacionada com operação e manutenção. A economia pode ser da ordem de NOK 30 - 50 milhões/ano. Adicionalmente economia relacionada com um tempo de carregamento mais curto com as mangueiras flutuantes será de aproximadamente NOK 25 milhões por ano, de tal maneira que a economia total relacionada com a operação e manutenção será da ordem de NOK 50-75 milhões por ano.

[0012] Outra vantagem da presente invenção comparada com soluções tradicionais, é que todo o equipamento pode ser disposto a bordo do navio FPSO/FSO e é facilmente disponível para contínua inspeção e manutenção.

[0013] Se o sistema de carregamento é instalado no sentido longitudinal a janela operacional cobrirá 360 graus e, além disso, contribuirá para confiabilidade e aplicabilidade operacional extra. Isto contribui adicionalmente para alta regularidade de carga, confiabilidade e eficiência sob diferentes condições operacionais.

Descrição Sucinta dos Desenhos [0014] A seguir a presente invenção é descrita em maior detalhe na forma de diferentes modalidades e reportando-se aos desenhos apensos, de acordo com os quais:

[0015] A figura 1 mostra a invenção usada em conexão com um conjunto típico usando tambores de mangueira.

[0016] A figura 2a mostra esquematicamente uma extremidade de um navio FPSO/FSO.

[0017] A figura 2b mostra detalhes esquemáticos da construção do convés

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4/10 rotativo de acordo com a invenção, com um ou mais tambores de mangueira montados, e com um guincho de atracação.

[0018] A figura 3 mostra um conjunto típico com mangueira(s) flutuando no mar após o carregamento.

[0019] A figura 4a mostra esquematicamente uma extremidade de um navio FPSO/FSO, ilustrando detalhes da(s) mangueira(s) flutuando no mar após o carregamento.

[0020] A figura 5 mostra uma disposição típica para carregamento a partir de plataforma.

[0021] A figura 6 mostra uma disposição típica com a torre de carregamento e lança para carregamento de LNG em navios tanque de exportação dedicados onde a mangueira LNG é acoplada com os coletores de proa dedicados do navio.

[0022] A título de introdução deve ser mencionado que os mesmos números de referência são usados para os mesmos componentes principais usados em relação com as diferentes modalidades ilustradas nas figuras.

[0023] A figura 1 mostra uma vista esquemática de uma unidade FPSO/FSO 10 tomada de cima. A unidade 10 é ancorada no fundo do mar (não mostrado) de tal maneira que a unidade FPSO/FSO 10 não é permitida a girar de acordo com as forças ambientais (atracação múltipla). Uma vez que esta forma de atracação é bem conhecida de uma pessoa versada na técnica,ela não é deixa descrita em detalhe. De acordo com a modalidade ilustrada na figura 1, a unidade 10 é equipada com um convés rotativo ou mesa rotativa tanto na extremidade de popa ré como na proa das unidades 10. Dois tambores de mangueira 19, cada um dos quais sendo suscetível de armazenar 350 metros de mangueira flutuante 13 e por exemplo tendo um diâmetro de cerca de 6,08 metros são dispostos em um e/ou no outro convés rotativo 11. Um guincho de atracação 14 que é projetado para manipular uma, possivelmente duas espias de atracação 15, é também instalado sobre um ou os dois conveses rotativos 11.

[0024] Como mostrado na figura 1 um navio-tanque de exportação 16 é atracado em uma extremidade da unidade FPSO/FSO 10 pela espia de atracação 15 a partir

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5/10 do guincho de atracação 14. Este se estende a partir de uma extremidade da unidade 10 para a proa do navio-tanque exportador, que para esta finalidade é equipado com um conjunto de atracação convencional. Uma vez que tal conjunto de atracação é bem conhecido de uma pessoa versada na técnica, este não é mostrado.

[0025] Um navio rebocador 17 é acoplado com a extremidade de popa do navio tanque de exportação 16 por uma linha de atracação 18. O navio rebocador 17 é normalmente acoplado com o navio tanque de exportação 16 a qualquer tempo para assegurar que o rumo e a posição sejam ótimos/seguros com respeito ao navio FPSO/FSO 10.

[0026] De acordo com a modalidade ilustrada na figura 1 duas mangueiras flutuantes 13 se estendem a partir dos tambores de mangueira 12 sobre o convés rotativo 11 na extremidade do navio FPSO/FSO para a proa do navio-tanque exportador 16, as mangueiras flutuantes 13 sendo embarcadas e acopladas a meia nau do navio-tanque de exportação 16. A figura 1 também mostra uma variante da modalidade onde somente uma mangueira flutuante 13 e um tambor de mangueira 12 são usados. Esta modalidade é mostrada na extremidade oposta do navio FPSO/FSO 10.

[0027] Conforme vai ficar evidente da figura, a janela operacional para o navio tanque exportador 16 estará aproximadamente a ± 135° em relação ao rumo do navio FPSO/FSO 10, isto é, totalmente cerca de 270 graus.

[0028] A disposição ilustrada na figura 1 funciona como segue:

[0029] O navio tanque exportador 16 está chegando contra as condições meteorológicas predominantes com o navio rebocador 17 acoplado com a extremidade de popa. A uma distância de aproximadamente 150 metros do navio FPSO/FSO 10 o navio exportador 16 estaciona e a espia .de atracação 15 é transferida por um cabo guia do navio FPSO/FSO para o navio-tanque exportador 16. O navio-tanque exportador 16 é então manobrado de uma maneira controlada no sentido do navio FPSO/FSO. Aproximadamente a 120 metros do navio FPSO/FSO o navio-tanque exportador estaciona e o cabo de atracação 15 é recolhido a bordo e

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6/10 fixado ao conjunto de atracação (não mostrado) na proa do navio-tanque exportador 16. Como descrito acima o navio rebocador 17 normalmente permanecerá acoplado com o navio tanque todo o tempo.

[0030] Quando as condições atmosféricas predominantes mudam, o convés rotativo 11 com o guincho de âncora 14 e o tambor de mangueira de carga 12 serão girados de tal maneira que os cabos de atracação 15 e as mangueiras de carregamento 13 a qualquer tempo terão direção ideal com respeito ao rumo do navio tanque exportador 16.

[0031] Caso as condições atmosféricas sofram uma mudança radical, este procedimento é invertido e o navio tanque exportador é manobrado de acordo com um correspondente procedimento para a extremidade oposta do navio FPSO/FSO. Esta é uma possível modalidade de realização no caso dos sistemas virem a ser instalados em ambas as extremidades do navio.

[0032] Completada a operação de carregamento, as mangueiras são esgotadas por intermédio, por exemplo, do emprego de nitrogênio, de tal modo que o óleo remanescente seja guiado para os tanques do navio-tanque exportador 16. A seguir as mangueiras 13 são desconectadas do coletor a meia nau (não mostrado) do navio-tanque exportador 16 e enroladas sobre seus respectivos tambores 12. É também possível conduzir um pistão raspador tubo através da mangueira de modo a remover depósitos de óleo que possam ter se sedimentado sobre a superfície de parede interna da mangueira durante o uso prévio. Isto podería se processar de diferentes maneiras com e sem o navio-tanque exportador estar acoplado.

[0033] Se necessário no caso de uma emergência tanto as mangueiras quanto a espia de atracação podem ser desconectadas do navio FPSO/FSO. O navio rebocador pode então livremente rebocar para levar embora o navio-tanque exportador. Uma válvula na extremidade da(s) mangueira(s) será fechada antes do desacoplamento e desse modo impede o derrame de óleo.

[0034] Quando a operação de carregamento é completada, o navio-tanque exportador 16 é desconectado da(s) espia(s) de atracação 15 e a viagem de carregamento para o porto pode ser iniciada.

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7/10 [0035] Deve ser observado que a(s) mangueira(s) 13 pode(m) ser armazenada(s) flutuando na superfície do mar (não mostrada).

[0036] A figura 2a mostra esquematicamente extremidade de um navio FPSO/FSO equipado com um convés rotativo 11 ou mesa rotativa de acordo com a invenção. Conforme descrito acima, este compreende um tambor de mangueira 12 e um guincho de atracação.

[0037] A figura 2b mostra esquematicamente uma seção vertical através do convés rotativo 11 tomada ao longo da linha B-B na figura 2a. Como ilustrado de maneira esquemática o convés rotativo 11 é montado para girar sobre um eixo vertical 19 que é suportado por um mancai (não mostrado), disposto no convés do navio 10. Por clareza o mancai no convés do navio não é mostrado. O mancai pode ser de qualquer tipo convencional bem conhecido de uma pessoa versada na técnica. Em relação com o eixo 19 um motor 20 é disposto para operar o convés rotativo.

[0038] A figura 3 mostra esquematicamente uma segunda modalidade de realização da invenção onde o navio FPSO/FSO 10 é munido de um convés rotativo 11 somente em uma extremidade que é a proa do navio 10. Além disso, somente um tambor 12 e uma mangueira flutuante 13 são usados de acordo com a presente modalidade. Deve ser observado que o convés rotativo 11 pode ser disposto na extremidade de popa do navio 10 sem se afastar da idéia inventiva.

[0039] A figura 4 mostra esquematicamente uma outra modalidade em que o navio FPSOL/FSOL 10 é munido de um convés rotativo 11, construído como descrito em conexão com as figuras 2a e 2b, e onde a mangueira de carregamento não está acoplada com o navio 10 através de um tambor de mangueira 12, mas sim através de um dispositivo giratório (não mostrado).

[0040] A figura 5 mostra de maneira esquematizada uma modalidade onde o navio tanque exportador 16 é atracado em uma plataforma 10’, duas esquinas do convés diametralmente situadas do convés sendo munidas de um convés rotativo 11 correspondente, tendo um ou mais tambores de mangueira 12 e guinchos de atracação 14. A construção do convés rotativo 11, a modalidade de operação do

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8/10 convés 11 e o procedimento para atracar o navio de exportação 16 à plataforma correspondem ao procedimento descrito acima.

[0041] A figura 6 mostra uma solução especialmente adaptada ao carregamento de gás natural liquefeito (LNG). A torre de carregamento 22 é instalada no centro do convés rotativo 11 e será assim habilitada em qualquer ocasião a dirigir a lança 23 o sentido da proa do navio tanque 16, onde as mangueiras de LNG 24 são acopladas com o coletor de proa 2 do navio 16. Quando a operação de carregamento é completada, o convés rotativo 11 pode ser girado de aproximadamente 180 graus, de tal maneira que a lança de carregamento 23 e as mangueiras 24 são dirigidas para uma posição 26 no sentido do convés do dito FPSO/FSO. Dessa forma as mangueiras 24 podem ser esvaziadas conforme requerido no sentido de um sistema de tubo fixo (não mostrado), o equipamento pode ser objeto de inspeção e manutenção, etc. As espias de atracação 15 e os guinchos de âncora são apresentados acima com respeito às modalidades previamente ilustradas.

[0042] A estrutura de nariz/cauda 21 do navio FPSO/FSO é especialmente projetada com respeito ao sistema de atracação e carregamento girável descrito acima. A largura da estrutura de nariz/cauda 21 será tipicamente de 1/3 - 1/2 da largura do navio FPSO/FSO. O lado de casco de navio inclinado entre o casco principal, isto é, as partes paralelas do casco (a boca do navio), e a estrutura de nariz/cauda 21 permitirá uma máxima área possível de operação para o naviotanque exportador 16.

[0043] O convés rotativo 11 com o equipamento pertencente 12, 14 pode, por exemplo, ser fornecido como uma unidade completa e testada é içada a bordo do navio FPSO/FSO 10 ou plataforma 10’. A unidade pode praticamente ser montada sobre os mancais de rolamento na estrutura de nariz/cauda subjacente 21 e pode ser girada, e.g., por motores hidráulicos 20. O desengate também será possível de tal modo que o convés rotativo 11 possa acompanhar os movimentos de giro do navio-tanque de exportação 16.

[0044] Nas figuras é mostrado um conjunto que compreende dois tambores de mangueira 12. Outras variantes são naturalmente também possíveis, porém com

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9/10 dois tambores de carregamento 12 a taxa de carregamento podería ser duplicada, o que é muito vantajoso de maneira a minimizar o tempo de carregamento.

[0045] Deve também ser observado que a solução de acordo com a invenção de uma maneira simples pode ser adaptada ao carregamento tanto de óleo, como de gás natural liquefeito (LNG) e produtos de hidrocarboneto, possivelmente também em combinação.

[0046] O sistema de carregamento de acordo com a invenção é adaptável tanto a navios novos como aos navios FPSO/FSO existentes. O sistema também pode ser adaptado a diferentes tipos de plataforma. Se necessário, diferentes combinações de mangueiras de carregamento podem ser estabelecidas para respectivamente óleo e produtos LNG/hidrocarbonetos.

[0047] Mesmo se o tambor de mangueira 12 é dito tipicamente poder ser armazenar 350 metros de mangueira flutuante 13 com um diâmetro de 50,8 centímetros, deve ser óbvio para aqueles versados na técnica que o tambor de mangueira 12 pode ter qualquer capacidade de armazenamento e que a mangueira flutuante 13 pode ter qualquer diâmetro prático sem se desviar do âmbito da invenção.

[0048] Uma taxa de carregamento usando mangueiras flutuantes duplas 13 pode ser tipicamente de aproximadamente 13.000 - 15.000 m³/hora.

[0049] O sistema de carregamento de acordo com a invenção pode ser préfabricado e instalado com módulos completos a bordo do navio FPSO/FSO.

[0050] O convés rotativo pode estar situado em uma extremidade do navio PSO ou FSO, possivelmente disposto em uma posição lateralmente deslocada com respeito à boca principal do navio. Para uma solução dessa natureza o ângulo operacional da operação de carregamento será da ordem de 120 graus para um lado, em relação ao lado do casco, sem entrar em desacordo com o lado do navio do dito navio FSPO/FSO. Cabos de atracação e mangueiras de carregamento podem neste caso ser dispostas e.g. como indicado na figura 1. Também para esta solução atracação múltipla é aplicada. Um convés rotativo lateralmente deslocado pode e.g. ser vantajoso em águas onde as condições de tempo predominantes são tais que

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10/10 rajadas de vento bruscas mais ou menos vigorosas podem chegar em até 90 graus em relação às vagas possíveis, e onde as frentes de ventos podem se apresentar obliquamente do lado oposto das rajadas e possivelmente obliquamente à direção das vagas. Condições de tempo dessa natureza podem ser experimentadas, e.g. no litoral da Nigéria.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para carregamento de hidrocarbonetos a partir de um navio FPSO ou FSO (10) para um navio-tanque de exportação (16), onde o navio FPSO ou FSO (10) sofre atracação múltipla a um fundo de mar, e onde o navio-tanque de exportação (16) durante a fase de carregamento é atracado de tal maneira que o navio-tanque de exportação (16) pode rodopiar com respeito ao navio FPSO ou FSO (10) em um grau maior ou menor dependendo das condições reinantes de tempo, ondas e/ou ventos, e onde o navio FPSO o FSO (10) pelo menos em uma extremidade (21) é equipado com um convés rotativo (11) que pode ser girado quando o rumo do navio-tanque de exportação (16) muda, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma extremidade (21) do navio FPSO ou FSO (10) que é provida com o convés rotativo (11) é provida com uma estrutura de casco tendo uma largura constituindo aproximadamente 1/3 -1/2 da largura do dito navio FPSO ou FSO (10).
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura de casco tendo a largura de aproximadamente 1/3 - 1/2 da largura do dito navio FPSO ou FSO (10), é disposta ao longo do eixo longitudinal do navio.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o navio FPSO ou FSO (1) tem um costado de navio inclinado para baixo e para dentro entre uma boca de casco principal e a pelo menos uma extremidade (21) sobre a qual o convés rotativo é fornecido.
4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, caracterizado pelo fato de que o navio FPSO ou FSO (10) é provido com uma estrutura de casco tendo a largura de aproximadamente 1/3-1/2 da largura do dito navio FPSO ou FSO (10) e um convés rotativo tanto na sua área de popa quanto de popa, de tal maneira que o carregamento pode ser efetuado independente da condições reinantes de tempo, ondas e/ou vento.
5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, caracterizado pelo fato de que se permite que o navio-tanque de exportação gire de até aproximadamente +/-135 graus em relação à linha de centro do navio flutuante (10).

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6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-5, caracterizado pelo fato de que pelo menos um tambor para mangueira (12) para uma mangueira de transmissão (13) está disposto sobre o convés rotativo (11).
7. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um guincho de atracação (14) é disposto no convés rotativo (11).