BRPI0902469A2 - sistema de suportação multiangular de conexão de riser no flanco de unidades de produção de petróleo - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE SUPORTAçãO MULTIANGULAR DE CONEXAO DE RISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUçãO DE PETROLEO A presente invenção se refere a um suporte para instalação e posicionamento de linhas de coleta de produção no casco de uma Unidade Estacionárias de Produção (UEP), especialmente nos sistemas FPSO (Floating Production Storage and Offioading). O sistema agora proposto baseia-se na tecnologia utilizada em suportes do tipo tubos "I" híbrido. Oferece a possibilidade de combinações alternativas de arranjos baseados na aplicação individual, ou combinação de dois dentre três dispositivos independentes. Cada dispositivo é capaz de por si só alterar o ângulo de suporte e afixação de um riser em relação ao costado de uma unidade estacionária de produção, conferindo flexibilidade e precisão de modo a atender a qualquer situação de fixação de riser, seja rígido ou flexível, que possa vir a ocorrer durante a vida útil de uma unidade estacionária de produção.

Description

SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um suporte para instalação eposicionamento de linhas de coleta de produção e de injeção de gás nocasco de unidades de produção de petróleo, especialmente em UEP's(Unidades Estacionárias de Produção), e mais especialmente nos FPSO's(Floáting Production Storage and Offloading). O sistema baseia-se natecnologia utilizada em suportes do tipo tubos "I" híbridos. A tecnologiaproposta permite, por um meio apropriado, a alteração do ângulo deatracamento das linhas conforme a necessidade de empregar linhas decoleta de produção ou de injeção de gás, rígidas ou flexíveis.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

De modo a viabilizar a produção de petróleo em alto mar umconjunto de dutos por onde escoa a produção é utilizado desde os poçosprodutores até as unidades de produção, doravante denominadasimplesmente "plataformas". Este conjunto de dutos é convencionalmentedenominado de linha de coleta de produção.

Alguns poços, denominados de poços injetores de gás, sãoresponsáveis por receber a injeção de gás provenientes das plataformas,através de dutos de injeção de gás, com o objetivo de incrementar arecuperação de óleo nos poços produtores através da injeção de gás noreservatório. Este conjunto de dutos de injeção de gás éconvencionalmente denominado de linha de injeção de gás.

Este conjunto de tubulações, que constituem as linhas de coleta deprodução e linhas de injeção de gás, se subdivide basicamente em duasporções distintas:

- A primeira porção, preponderantemente horizontal, constituída detubulação flexível ou rígida, que liga o poço de petróleo no leito do mar aum ponto ainda no leito do mar próximo à locação da plataforma, édenominada: trecho horizontal, sendo este estático e conhecidoespecificamente no jargão técnico por "flowline".

- A segunda porção, é constituída por uma tubulaçãopreponderantemente vertical, conectada à extremidade do trechohorizontal e que ascende do leito do mar até ao casco da plataforma, ondeserá acoplada, denominada: trecho vertical, conhecida e doravantedenominada pelo seu jargão técnico: "riser".

Existem no mercado basicamente dois tipos de risers: os rígidos eos flexíveis.

Uma das vantagens na aplicação de riser rígido é sua capacidadede suportar grandes cargas de tração, principalmente em caso deplataformas que operam em grandes lâminas de água e necessitam umagrande extensão de trecho vertical. A segunda vantagem é em relação àcapacidade do riser de aço resistir a contaminantes presentes no fluido deprodução que atacam a parede interna da linha. Por outro lado, os risersrígidos apresentam baixa capacidade de flexão, necessitando serematracados ao suporte de ancoragem com um grau de inclinação em tornode 12°. Outra característica é em relação ao maior distanciamento entre aextremidade do trecho horizontal de coleta ou "flowline", e o ponto deancoragem na superfície, que nos risers rígidos são bem maiores secomparados à distância utilizada por risers flexíveis.

Risers flexíveis necessitam proporcionalmente de um espaço bemmenor entre a extremidade do trecho horizontal de coleta e o ponto deancoragem na superfície, permitindo que o trecho vertical chegue àplataforma em um ângulo de operação bem menor, em torno de quatrovezes menor, se comparado ao ângulo de operação do modelo rígido. Poroutro lado, sua estrutura, constituída de camadas de aço e camadas dematerial polimérico, mais permeável, é sensível aos contaminantes quepodem existir em alguns fluidos de produção, reduzindo nestes casos asua vida útil. Além disso, em campos de petróleo localizados em lâminasde água muito profundas, devido à extensão vertical necessária parainstalação do riser, o peso próprio pode facilmente se aproximar da suacapacidade de resistência à tração, reduzindo drasticamente sua vida útil.

As linhas de coleta de produção e linhas de injeção de gás sãodispostas sobre o leito do mar por embarcação específica para esse fim. Oprocedimento inicia-se com o acoplamento de uma das extremidades datubulação ao poço, produtor ou injetor de gás. Em seguida, a tubulação vaisendo gradativamente lançada pela embarcação, desde o poço até aplataforma, para onde será transferida a outra extremidade livre datubulação, a qual será posteriormente afixada em suportes, que sejamapropriados a cada tipo de riser lançado.

TÉCNICA RELACIONADA

Ao se adotar um sistema FPSO como base de projeto evidencia-secerta restrição em relação às interfaces existentes entre riser e casco,pois, neste modelo de unidade estacionária de produção (UEP), porpadrão, as conexões são realizadas somente pelo costado bombordo. Ocostado boreste é reservado para operações de apoio, tais comotransporte de equipamentos, suprimentos e atracamento de outrasembarcações.

Assim, quando se opta por utilizar um FPSO, o espaço disponívelpara afixar os suportes dos risers se limita a um trecho do costadobombordo entre a popa e a proa (cerca de 160m). Esta limitação interferesignificativamente na escolha da configuração do suporte de riser que seráadotado no projeto e construção de um FPSO.

No entanto, por ser tradicionalmente mais comum a adoção derisers flexíveis, geralmente opta-se pelo suporte tipo boca de sino. Oconjunto riser flexível / suporte boca de sino em FPSO permite, a baixocusto, conectar os risers provindos tanto de bombordo como de boreste.

Eventualmente, quando há necessidade de instalar um riser rígidode aço, conhecido como SCR (Steel Catenary Risers), normalmente éutilizado um diferente tipo de suporte, conhecido como suporte cônico.

Nestes casos, ainda se faz necessária a instalação de uma vigaintermediária ao longo do costado do FPSO para suportar a carga extra,que deve já ser prevista antes do FPSO entrar em operação. O recursolimita o espaço operacional em torno de cada suporte.

Uma das principais dificuldades encontradas quando do emprego derisers rígidos em FPSO reside nas restrições oferecidas para a viabilizaçãoda chegada e suportação de risers rígidos provenientes de boreste.

A instalação dos SCR's que chegam por boreste nos suportescônicos localizados na viga intermediária do casco do FPSO necessitariamde guindastes com lanças muito longas, inviáveis de se prover em umFPSO a fim de proporcionar um ângulo de chegada adequado do riser nosuporte, e assim garantir uma distância mínima em relação ao fundo daembarcação.

Em casos de empreendimentos específicos para águasultraprofundas, os projetos de UEP's devem prever antecipadamente aadoção de SLWR (Steel Lazy Wave Riser), que são risers rígidos de açodotados de flutuadores intermediários, como forma de se reduzir a cargano topo do riser.

Na opção de utilização de suportes cônicos localizados na vigaintermediária do casco do FPSO, a instalação de linhas flexíveis no lugardo SCR é viabilizada através do uso de uma luva adaptadora no interior dosuporte. Deve-se salientar que tais suportes, afixados no trechointermediário do costado, poderão estar localizados na zona de variaçãode maré, correndo-se o risco de ficarem submersos por certos períodos detempo. Isto penaliza a integridade dos risers flexíveis, pois eleva o risco dealagamento do conector e dificulta a inspeção do seu topo.

Alternativamente, o mercado já dispõe de um sistema provido detubo 'T híbrido para o suporte de risers rígidos como forma de eliminar ouso da viga intermediária no casco do FPSO e reduzir as dificuldadesencontradas para o procedimento de instalação dos risers. Entretanto,deve-se salientar que tal suporte é provido em um ângulo fixo, de acordocom a especificação contida no projeto do riser rígido. Assim sendo, naeventualidade de se substituir o riser rígido por um do tipo flexível, estesuporte não poderá ser utilizado dado a incompatibilidade nos ângulos dechegada das linhas rígidas e flexíveis.

Diante dessa nova perspectiva técnica, surgiu a preocupação com odesenvolvimento de um equipamento que pudesse efetivamente viabilizara conexão no costado bombordo de SCR's ou SLWR's vindos de boreste,e que pudesse permitir, se necessário, sua troca por risers flexíveis, nomesmo suporte, com a UEP em operação.

A atual invenção foi desenvolvida a partir da filosofia de utilização deum elemento de conexão do tipo tubo "I" híbrido, associado a umdispositivo que possibilite a mudança seletiva de ângulo conforme o riserespecificado para a situação.

Neste sentido foi desenvolvido um novo suporte multiangular deconexão de riser baseado em elementos do tipo tubo "I" híbrido.

A invenção descrita a seguir decorre da contínua pesquisa nestesegmento, cujo enfoque objetiva a simplificação, a precisão e a reduçãode custos nas operações de conexão no costado bombordo de um FPSOde risers rígidos vindos de boreste, sem prejudicar a opção da adoção, aqualquer momento, de risers flexíveis. Também visa prover um novoconceito de conexão, que pode ser adotado como base de novos projetos.

Outros objetivos que o sistema de suporte multiangular de conexãode riser no casco de unidades de produção de petróleo, objeto da presenteinvenção, se propõe alcançar. São a seguir elencados:

a. possibilitar a alteração do ângulo de topo na região daconexão;

b. viabilizar a conexão tanto de riser's rígidos como de riser'sflexíveis;c. viabilizar a conexão no costado bombordo das FPSO, dosrisers rígidos provindos de boreste;

d. permitir a alteração do ângulo de ancoragem do topo dosrisers, mesmo com a UEP já em operação;

e. possibilitar a decisão de alterar o acoplamento de risersflexíveis com risers rígidos ou vice versa, com a UEP emoperação;

f. aproveitar melhor o espaço de instalação de suportes entre aproa e a popa da FPSO;

g. eliminar a necessidade de viga intermediária;

h. eliminar o risco de alagamento do topo de risers flexíveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Refere-se a presente invenção a um sistema de suportaçãomultiangular de conexão de riser no flanco de unidades de produção depetróleo o qual compreende pelo menos um suporte capaz de afixar umriser ao costado de uma unidade estacionária de produção (UEP) em umângulo determinado de chegada, mas também oferecer a possibilidade decombinações alternativas de arranjos que conferem a possibilidade dedispor de uma variação de ângulos de chegada do riser, flexível ou rígido,em qualquer situação de fixação que possa vir a ocorrer durante a vida útilde uma UEP.

Os arranjos são baseados na aplicação individual, ou combinaçãode dois dentre três dispositivos independentes, capaz de alterar o ângulode suporte e afixação do riser em relação ao costado da UEP, a saber:

- Um primeiro dispositivo independente que compreende umelemento de conexão de riser, que é afixado a um braço oscilante. O ditobraço oscilante é conectado a uma travessa de sustentação por meio deum pivô. A travessa de sustentação, por sua vez, é rigidamente afixada aocasco da UEP. O braço oscilante é provido de meios de regulagem e defixação, que impedem o movimento relativo entre o dito braço oscilante e atravessa de sustentação.

- Um segundo dispositivo independente compreende umaconfiguração tubular bipartida em dois segmentos principais, unidos entresi por flanges, e afixado ao costado de uma UEP por meio de um braço.

Um primeiro segmento principal superior do suporte é formado pordois segmentos de tubo mais curtos unidos entre si com os seus eixos emângulo, preferencialmente em uma faixa angular (V), enquanto aextremidade superior do segmento de tubo apresenta sempre seu eixo (K)vertical coincidente ao zênite, o eixo (Q) do segmento de tubo encontra-sena faixa angular (V). Assim o segmento de tubo curto superior apresenta asua boca sempre em um plano paralelo à superfície do mar, enquanto quea extremidade inferior do tubo curto inferior estará em um plano inclinadoem relação ao plano que contém a dita extremidade superior do segmentode tubo superior, esta inclinação variando em uma faixa angular (Y).

Por outro lado, um segmento principal inferior é formado por umtubo reto de mesmo diâmetro do primeiro segmento principal superior,sendo que a sua extremidade inferior apresenta uma borda cônica, e aextremidade superior é provida por um flange. Ao observar o segmentoprincipal inferior isoladamente, percebe-se que sua extremidade superiorestá contida em um plano inclinado em relação ao plano que contém a suaextremidade inferior em uma variação angular (X).

O segmento principal inferior pode ser montado ao segmentoprincipal superior, por meio dos seus respectivos flanges, de duasmaneiras:

1a) de modo que os ângulos da faixa angular (Y) e da variaçãoangular (X) se somem; ou

2a) por rotação do segmento principal inferior em 180°, fazendo queo ângulo da variação angular (X) seja subtraído do ângulo dafaixa angular (Yl).

- Um terceiro e último dispositivo independente compreende umavariação construtiva em que o corpo do suporte é completamente reto etem sua mobilidade angular baseada na interconexão de um anel calço aum flange de encaixe.

O dito flange de encaixe apresenta dimensões que variam ao longodo seu perímetro, mas que mantêm simetria em relação a um plano (T)1ortogonal à sua base e que passa pelo seu centro. O prumo da faceinterna do flange de encaixe varia com o aumento gradual apenas daespessura da extremidade inferior da parede do flange, de um valormínimo inicial (e1) para um valor máximo (e2). O aumento apenas daespessura da extremidade inferior da parede do dito flange, faz com que oprumo da sua face interna varie em relação ao zênite, concomitante àvariação de espessura (e), a altura (h) também vai sendo alterada de umaaltura máxima (h1), próximo à espessura mínima (e1), até uma alturamínima (h2), próximo à espessura máxima (e2). Da alteração de alturadecorre uma disposição inclinada entre o plano que contém a bocasuperior do flange de encaixe e o plano que contém a sua boca inferior.

O dito flange de encaixe é instalado em uma base plana, e para finsreferenciais, a montagem dos três componentes é feita tomando comoreferência inicial o posicionamento do dito flange com sua altura máxima(h1) voltada para o casco da UEP. Internamente ao flange de encaixe éprovido o anel calço.

O dito anel tem uma altura (H), por todo o seu perímetro, maior doque a altura máxima (h1) do flange de encaixe, sua face interna apresenta-se em prumo ao longo de todo o seu perímetro, mas sua face externaapresenta-se variando do prumo. O prumo da face externa do anel calçovaria com o aumento gradual apenas da espessura da extremidadesuperior da sua parede, variando de (E1) inicial, para (E2) máximo. Oaumento apenas da espessura (E) da extremidade superior da parede dodito anel, faz com que o prumo da sua face externa varie em relação aozênite, esta variação tem que ser suplementar à variação de espessuras(e1) e (e2) da extremidade inferior do flange de encaixe.

O anel calço é então encaixado no interior do flange de encaixe, eneste referencial a face interna do dito anel vai estar alinhada ao zênite, eo suporte de corpo completamente reto é encaixado por dentro do ditoanel calço.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A invenção será descrita a seguir mais detalhadamente, emconjunto com os desenhos abaixo relacionados, os quais, meramente atítulo de exemplo, acompanham o presente relatório, do qual é parteintegrante, e nos quais:

A Figura 1A retrata uma vista em perspectiva da TÉCNICAANTERIOR.

A Figura 1B retrata uma vista em perspectiva da TÉCNICAANTERIOR.

A Figura 2 retrata mais uma vista em perspectiva de umaconfiguração construtiva pivotada da invenção proposta.

A Figura 3 retrata uma vista lateral detalhada de uma alternativaconstrutiva pivotada da invenção proposta.

A Figura 4 retrata uma vista em corte de uma abordagemsuplementar da invenção em que a alteração de ângulo do suporte de riseré obtida independente de pivotamento de todo o corpo do suporte.

A Figura 4A retrata um detalhamento da abordagem anterior.

A Figura 5 retrata uma vista em corte da abordagem suplementar dainvenção em uma montagem que provê um ângulo reverso à montagemapresentada na Figura 4.

A Figura 6A retrata uma vista em perspectiva de um flange deencaixe.

A Figura 6B retrata uma vista em corte do mesmo flange de encaixe.

A Figura 7 retrata uma vista em corte de uma alternativa paraabordagem suplementar da invenção em que a alteração de ângulo dosuporte de riser é obtida independente de pivotamento de todo o corpo dosuporte.

A Figura 8 retrata uma vista em corte da mesma alternativa deabordagem suplementar da invenção em uma montagem que provê umângulo reverso à montagem apresentada na Figura 7.

A Figura 9 retrata uma vista em corte de um exemplo de arranjocombinatório de duas abordagens da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

O sistema de suportação multiangular de conexão de riser no cascode unidades de produção de petróleo, objeto da presente invenção, foidesenvolvido a partir de pesquisas que visam utilizar meios ou elementosconstrutivos que possam prover a alteração do ângulo em que um riser éafixado em relação ao costado de uma unidade estacionária de produção(UEP).

Atualmente o riser, flexível ou rígido, é afixado ao costado de umaUEP por meio de um suporte rígido, com características construtivasprojetadas para suportar todo o seu peso, enquanto o mantém afixado emum ângulo pré-determinado.

A presente invenção tem por objetivo disponibilizar meios seguros,práticos e duráveis de prover uma alteração angular do suporte a qualquertempo da vida útil de operação de uma UEP, empregando este novosistema de suportação multiangular de conexão de riser no casco deunidades de produção de petróleo.

De acordo com a técnica anterior, como pode ser visualizado nasFiguras 1A e 1B, um tipo de suporte (100), conhecido por tubo "I" híbrido,pode ser utilizado na instalação de risers flexíveis (201) e rígidos (202).

Em ambas as representações gráficas, a determinação do ângulo deafixação do riser em relação ao costado da UEP é alcançada por meio dosuporte (100). O dito suporte (100) é um elemento conhecido no mercadoque apresenta uma configuração tubular com uma abertura superiorprovida de acabamento em chanfro.

O suporte (100) é sempre afixado rigidamente a uma base (101), eesta ao casco de um sistema FPSO (102), por exemplo, de modo a mantero eixo do suporte (100) em um ângulo pré-determinado em relação ao eixovertical da UEP.

O sistema de suportação multiangular de conexão de riser no cascode unidade de produção de petróleo agora proposto foi desenvolvido apartir da configuração básica deste modelo de suporte (100) atualmenteexistente no mercado, e estabelece abordagens novas para alterar oângulo de fixação do riser (201 ou 202).

O novo conceito inventivo compreende pelo menos um suportecapaz de afixar um riser ao costado de uma UEP em um ângulodeterminado de chegada, mas também oferece a possibilidade decombinações alternativas de arranjos que permitem dispor de umavariação de ângulos de chegada do riser, seja flexível ou rígido, emqualquer situação de fixação que possa vir a ocorrer durante a vida útil deuma UEP.

Os arranjos são baseados na aplicação individual, ou combinaçãode dois dentre três dispositivos independentes, capaz de alterar o ângulode suporte e afixação do riser em relação ao costado da UEP.

Em uma primeira proposição, o sistema de suportação multiangularde conexão de riser, objeto da atual invenção, provê meios para variar oposicionamento angular do próprio suporte de afixação de riser em relaçãoao plano do costado da UEP. Esta alteração é obtida provocando-se umarotação do suporte em um plano perpendicular à superfície do casco daUEP.

Na Figura 2 pode-se visualizar um dispositivo com as configuraçõesconstrutivas que esta primeira proposição do sistema de suportaçãomultiangular de conexão de riser (1) pode apresentar. Compreende umelemento de conexão (100') de riser (200), já conhecido da técnica, que éafixado a um braço oscilante (2). O dito braço oscilante é conectado a umatravessa de sustentação (3) por meio de um pivô (4). A travessa desustentação (3) é rigidamente afixada ao casco da UEP (102).

Tanto o braço oscilante (2) quanto à travessa de sustentação (3) sãoprojetados para suportar a carga total do riser (200), podendo apresentarestruturalmente uma configuração construtiva diferente da apresentada nafigura, mas que atenda a este requisito. No entanto, na configuraçãoconstrutiva ilustrada pela Figura 2, o braço oscilante (2) é provido com pelomenos dois orifícios (5) transpassantes e a travessa de sustentação (3)com pelo menos um orifício transpassante. Os orifícios transpassantes dosdois componentes são providos seguindo um raio (r) a partir do pivô (4).Um pino trava (6) quando inserido através de orifícios coincidentes impedeo movimento relativo entre o braço oscilante (2) e a travessa desustentação (3).

Os ditos orifícios (5) transpassantes podem estar dispostos tanto emuma posição inferior ao pivô (4), como ilustrado na configuraçãoconstrutiva apresentada na Figura 2, ou em posições acima do dito pivô.

Nesta solução construtiva o pivotamento ocorre em um eixo (W)paralelo concomitantemente ao flanco de fixação e a base da UEP (102), ea mudança do ângulo de elevação do suporte (100') é obtida fazendo umarotação deste componente a partir do pivô (4), por onde passa o eixo (W).

Ainda de acordo com esta primeira proposição da invenção, em quese varia o posicionamento angular de todo o suporte (100') de fixação deriser, o braço oscilante (2) pode ainda apresentar, opcionalmente, umrasgo (5"), conforme revelado na Figura 3, e ser travado à travessa desustentação (3) por um elemento de afixação (6') tal como um parafuso,pino ou qualquer outro meio, que impeça o movimento relativo entre obraço oscilante (2) e a travessa de sustentação (3).

A alternativa de variar o posicionamento angular do suporte (100')de fixação de riser em relação ao plano do costado da U EP, não ficarestrita às duas possibilidades construtivas apresentadas, pois este efeitopode ser obtido por outras condições de pivotamento.

Assim, as concretizações podem apresentar diversas outrasvariações em sua configuração construtiva final, mas todas apresentarãocondições de variar o ângulo de elevação do suporte (100') a partir de umeixo (W) de pivotamento, que se encontra sempre paralelo à base e aocasco de fixação da UEP (Figuras 2 e 3).

Note-se que nesta alternativa de variar o ângulo de elevação detodo o suporte (100') por meio de um pivotamento, o sistema desuportação multiangular (1) disponibiliza, a qualquer tempo da vida útil daUEP, a possibilidade de se optar por risers rígidos ou flexíveis, ancoradosa bombordo ou a boreste.

Ainda, dentro do mesmo conceito inventivo, em que o sistema desuportação multiangular (1) de conexão de riser provê meios para variar oposicionamento angular do próprio suporte, há alternativas construtivascapazes de prover a alteração angular do suporte sem que este tenhatodo o seu corpo pivotado em relação a algum eixo horizontal. Uma destaspossibilidades é o dispositivo revelado pelas Figuras 4 e 5, descritas aseguir.

O sistema de suportação multiangular (1) de conexão de riser nocasco de unidades de produção de petróleo estabelece como umaabordagem opcional a possibilidade de alterar o ângulo de fixação de umriser, alterando a disposição de elementos constitutivos do próprio suporte.

A Figura 4 revela um suporte (100') para riser que apresenta umaconfiguração tubular bipartida em dois segmentos principais (110) e (120),os quais são unidos entre si por flanges (130) e (130'), o conjunto sendoafixado ao costado de uma UEP por meio de um braço (não mostrado nafigura).

O primeiro segmento principal superior (110) do suporte (100') éformado por dois segmentos de tubo mais curtos (110A) e (110B) unidosentre si com os seus eixos em ângulo. Preferencialmente em uma faixaangular (V) de 160° a 180°. Enquanto a extremidade superior do segmentode tubo (110A) apresenta sempre seu eixo (K) vertical coincidente aozênite, o eixo (Q) do segmento de tubo (110B) encontra-seaproximadamente a 180°.

Portanto, enquanto o segmento de tubo (110A) apresenta a suaboca sempre em um plano paralelo a superfície do mar, a extremidadeinferior do tubo (110B) estará em um plano inclinado em relação ao planoque contém a dita extremidade superior do segmento de tubo (110A). Estainclinação varia em uma faixa angular (Y) de 0o a 20°.

O segundo segmento principal inferior (120) é formado por um tuboreto de mesmo diâmetro do primeiro segmento principal superior (110). Asua extremidade inferior apresenta uma borda (124) cônica para que seefetue o acoplamento do riser, e a extremidade superior é dotada com umflange (130').

Ao se observar o segmento principal inferior (120) isoladamente,percebe-se que sua extremidade superior está contida em um planoinclinado em relação ao plano que contém a sua extremidade inferior. Estainclinação é mais bem visualizada no destaque ilustrado na Figura 4A. Avariação angular (X) ocorre em uma faixa de O0 a 20°.

Assim, o segmento principal inferior (120) pode ser montado aosegmento principal superior (110) por meio dos seus respectivos flanges(130) e (130') de duas maneiras:

1a) de modo que os ângulos (Y) e (X) se somem conformeapresentado na Figura 4; ou,

2a) rotacionando o segmento principal inferior (120) em 180°,fazendo que o ângulo (X) seja subtraído do ângulo (Y),conforme apresentado na Figura 5.

Desta forma, a extremidade do segmento principal superior (110) e aextremidade do segmento principal inferior (120), provida com a borda(124), estão inclinadas entre si, e podem ter seus ângulos de montagemalterados conforme a posição em que os flanges (130) e (130') sãoafixados entre si.

Na Figura 4, os flanges (130) e (130') são afixados entre si de modoque a extremidade do segmento principal superior (110) e a extremidadedo segmento principal inferior (120) apresentem angulação relativamáxima.

Já na Figura 5, os flanges (130) e (130') são afixados entre si comuma rotação de 180° em relação à montagem anterior, e a extremidade dosegmento principal superior (110) apresenta angulação relativa mínima emrelação à extremidade do segmento principal inferior (120).

Cabe salientar, que nesta configuração construtiva do sistema desuportação multiangular (1), dependendo da posição relativa em que o seusegmento principal superior (110) seja afixado ao casco da UEP, o suporte(100') além de ter sua inclinação controlada, também pode ter suaextremidade inferior voltada para qualquer direção desejada: norte,nordeste, noroeste e assim por diante.

Em uma outra variação construtiva, o corpo do suporte écompletamente reto. Pode-se entender melhor esta proposta alternativa, apartir do dispositivo ilustrado nas Figuras 6A, 6B, 7 e 8.

A Figura 6A revela uma representação em perspectiva de umprimeiro componente do dispositivo, um flange de encaixe (131). O ditoflange apresenta dimensões que variam ao longo do seu perímetro, masque mantêm simetria em relação a um plano (T), ortogonal à base e quepassa pelo seu centro. Por meio da Figura 6B, que apresenta o flange deencaixe (131) em corte (T), é possível visualizar da esquerda para adireita, a crescente alteração no prumo da face interna do flange deencaixe (131) e concomitantemente a variação da sua altura (h).

O prumo da face interna do flange de encaixe (131) varia com oaumento gradual apenas da espessura, da extremidade inferior da parededo flange, de um valor mínimo (e1) inicial, para um valor máximo (e2). Oaumento apenas da espessura (e) da extremidade inferior da parede dodito flange, faz com que o prumo da sua face interna varie, por exemplo,de 0° a 20° em relação ao zênite.

Concomitante à variação de espessura (e), a altura (h) também vaisendo alterada de um máximo (h1), próximo à espessura mínima (e1), atéum mínimo (h2), próximo à espessura máxima (e2). Desta alteração dealtura decorre uma disposição inclinada entre o plano que contém a bocasuperior do flange de encaixe (131) e o plano que contém a sua bocainferior. Esta variação angular (j) pode ser, por exemplo, de O0 a 20°.

A partir das Figuras 7 e 8 observadas em seqüência, é possívelvisualizar e entender como esta segunda abordagem, do mesmo escopoinventivo, provê mais uma alternativa capaz de realizar a alteração angulardo suporte (100"), sem que este tenha todo o seu corpo pivotado emrelação a algum eixo horizontal, e utilizando um componentecompletamente reto como base para o corpo do suporte (100").

A Figura 7 revela um flange de encaixe (131) instalado em umabase plana (500). Para fins referenciais, a montagem do sistema desuportação multiangular (1) é feita tomando como base inicial oposicionamento do dito flange com sua maior altura (h1) voltada para ocasco da UEP (102).

Internamente ao flange de encaixe (131) é provido um anel calço(132). O dito anel tem uma altura (H), por todo o seu perímetro, maior doque a altura máxima (h1) do flange de encaixe (131). Sua face internaapresenta-se em prumo ao longo de todo o seu perímetro, mas sua faceexterna apresenta-se variando do prumo.

O prumo da face externa do anel calço (132) varia com o aumentogradual apenas da espessura da extremidade superior da sua parede,variando de um valor mínimo inicial (E1), para um valor máximo (E2). Oaumento apenas da espessura (E) da extremidade superior da parede dodito anel, faz com que o prumo da sua face externa varie, por exemplo, deO0 a 20° em relação ao zênite. Esta variação tem que ser suplementar àvariação de espessura (e1) e (e2) da extremidade inferior do flange deencaixe (131).

Somente deste modo, ao se encaixar o anel calço (132) no interiordo flange de encaixe (131), a face interna do dito anel vai estar alinhadaao zênite.

Com a face interna do dito anel alinhada ao zênite, ao se encaixarum suporte (100") de corpo reto, através do anel calço (132), todo o ditosuporte (100") estará alinhado ao zênite.

A Figura 8 demonstra como é possível alterar o prumo do suporte(100") de corpo reto, apenas rotacionando em 180° o flange de encaixe(131). Nesta representação pode-se perceber que o flange de encaixe(131) foi rotacionado em 180° em relação à sua montagem inicial peloposicionamento da sua espessura máxima (e2) voltada para o casco daUEP (102), e sua altura máxima (h1) oposta ao flanco da UEP. A figuramostra, ainda, que o anel calço (132) não sofreu alteração rotacional, emrelação á posição inicial. Desse modo, as espessuras máximas do ditoanel e do dito flange estarão em posições diametralmente opostas,impingindo uma alteração no prumo do suporte (100") de corpo reto queestá no interior do anel calço (132), fazendo com que sua extremidadeinferior fique voltada para fora, em relação ao do casco da UEP.

Esta abordagem também permite que a extremidade inferior dosuporte (100") de corpo reto possa ser apontada para qualquer outradireção, além dos referenciais iniciais, conforme sejam combinados aposição azimutal de montagem do flange de encaixe (131) e do anel calço(132) em relação ao ponto de afixação ao casco da UEP. Assim o suporte(100") de corpo reto além de ter sua inclinação controlada, também podeter sua extremidade inferior voltada para qualquer direção desejada: norte,nordeste, noroeste e assim por diante.É fácil perceber que o sistema de suportação multiangular (1),dentro do escopo proposto de alterar o posicionamento angular de umsuporte de fixação de riser em relação ao plano do costado da UEP, podeapresentar variadas configurações, as quais foram aqui apresentadas deforma independente, por meio de três dispositivos básicos para facilitarseu entendimento.

No entanto, nada impede de que uma alternativa que varie o ângulode elevação de todo o suporte, por meio de um pivotamento, comoilustrado na Figura 2, possa ser combinada com uma alternativa quepossibilite alterar o ângulo de fixação do riser apenas alterando adisposição de elementos constitutivos do próprio suporte.

A possibilidade de combinação de alternativas formando um arranjodistinto confere flexibilidade e precisão ao sistema de suportaçãomultiangular (1) de forma a atender a qualquer situação de fixação de riserque possa vir a ocorrer durante a vida útil de uma UEP. Desse modo,qualquer tipo de riser pode ser acoplado a uma UEP, possibilitando umagrande variação de ângulos de atracamento.

A Figura 9 revela por meio de uma representação em corte, umexemplo de uma dessas combinações passíveis de serem realizadas.

Neste arranjo construtivo, disposto com base na abordagemrevelada pelas Figuras 6A, 6B, 7 e 8, um suporte (100"') de corpo reto estámontado em um anel calço (132), que por sua vez se encontra montadoem um flange de encaixe (131). Este exemplo de configuração, por si só,já seria capaz de alterar o posicionamento angular do suporte de fixação(100"') de riser em relação ao plano do costado da UEP (102).

Deve-se ressaltar mais uma vez, que tanto a abordagem reveladapelas Figuras 4, 4A e 5, quanto a abordagem revelada pelas Figuras 6A,6B, 7, 8 e utilizada no arranjo da Figura 9, permitem além do controle deinclinação do suporte, que a sua extremidade inferior possa ser voltadapara qualquer direção azimutal desejada: norte, nordeste, noroeste eassim por diante.

Assim, como se observa Figura 9, o dito flange de encaixe (131) éafixado sobre uma base, que neste caso é o braço oscilante (2). O ditobraço oscilante (2) é conectado a uma travessa de sustentação (3) pormeio do pivô (4). A travessa de sustentação (3) é afixada rigidamente aocasco da UEP (102). A fixação do ângulo de elevação do suporte defixação (100'") em relação ao eixo de pivotamento pode ser realizadaneste caso por simples apoiamento do braço oscilante (2) em um calço(135), com as mesmas características anteriormente descritas.

É fácil perceber que o sistema de suportação multiangular (1)permite uma gama de arranjos combinatório, como por exemplo, aqueleilustrado pela Figura 9, que disponibiliza ao projetista uma grande variaçãode ângulos para afixar um riser. Nesta situação, a extremidade inferior dosuporte pode ser posicionada em variados pontos de uma superfíciecôncava imaginária, sob a área do suporte. Um dos principais fatores queviabiliza a proposta atual é a facilidade e variedade de condições para ainstalação de um riser, seja flexível ou rígido.

Assim, uma das vantagens inquestionáveis da invençãoproposta é, portanto, disponibilizar meios não só de afixar um riser àunidade estacionária de produção (UEP), no posicionamento correto, masassegurar precisão e capacidade de alterar este posicionamento, a partirdo mesmo equipamento, sempre que o cenário assim exigir, com a UEPem operação. Como mencionado anteriormente, por exemplo, o primeirodispositivo independente, capaz de variar o posicionamento angular dosuporte (100') de fixação de riser em relação a um pivô (4), emcombinação com qualquer outra das variações construtivas, permite variaro ângulo de elevação do suporte (100') a partir de um eixo (W) depivotamento, que se encontra sempre paralelo à base e ao casco defixação da unidade estacionária de produção.

A invenção foi aqui descrita com referência sendo feita à suasconcretizações preferidas. Deve, entretanto, ficar claro, que a invençãonão está limitada a essas concretizações, e aqueles com habilidades natécnica irão imediatamente perceber que alterações e substituições podemser adotadas sem fugir ao conceito inventivo aqui descrito.

Claims (11)

1. - SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, oqual compreende pelo menos um suporte capaz de afixar um riser aocostado de uma unidade estacionária de produção em um ângulodeterminado de chegada, caracterizado por oferecer a possibilidade decombinações alternativas de arranjos que conferem uma variação deângulos de chegada de um riser (200), flexível ou rígido, em qualquersituação de fixação que possa vir a ocorrer durante a vida útil de umaunidade estacionária de produção; ditos arranjos sendo baseados tanto naaplicação individual, como na combinação de dois dentre três dispositivosindependentes, capazes de alterar por si só o ângulo de suporte eafixação do riser em relação ao costado da unidade estacionária deprodução, no qual:- um primeiro dispositivo independente compreende um elementosuporte de conexão (100') de um riser (200) que é afixado a umbraço oscilante (2); o dito braço oscilante é conectado a umatravessa de sustentação (3) por meio de um pivô (4); uma travessade sustentação (3) é afixada rigidamente ao casco da unidadeestacionária de produção (102); o dito braço oscilante (2) é providocom um meio de regulagem do ângulo de elevação e fixação (5, 5' e 6) que impede o movimento relativo entre o braço oscilante (2) e atravessa de sustentação (3);- um segundo dispositivo independente compreende umaconfiguração tubular bipartida em dois segmentos principais (110 e- 120) unidos entre si por flanges (130 e 130') e afixado ao costado daunidade estacionária de produção por meio de um braço; o primeirosegmento principal superior (110) do suporte (100') sendo formadopor dois segmentos de tubo mais curtos (110A e 110B) unidos entresi com os seus eixos em ângulo (V); o primeiro segmento de tubo(11OA) apresenta a sua boca sempre em um plano paralelo asuperfície do mar, de modo que a extremidade inferior do segundosegmento de tubo (110B) estará em um plano inclinado em relaçãoao plano que contém a dita extremidade superior do primeirosegmento de tubo (110A), esta inclinação varia em uma faixaangular (Y); o segmento principal inferior (120) é formado por umtubo reto de mesmo diâmetro do primeiro segmento principalsuperior (110); sua extremidade inferior apresenta uma borda (124)cênica, e a extremidade superior é provida por um flange (130'); aextremidade superior do segmento principal inferior (120) estácontida em um plano inclinado em relação ao plano que contém asua extremidade inferior em uma variação angular (X); o segmentoprincipal inferior (120) pode ser montado ao segmento principalsuperior (110) por meio dos seus respectivos flanges (130 e 130') demodo que os ângulos da faixa angular (Y) e da variação angular (X)se somem, ou rotacionando o segmento principal inferior (120) em180°, fazendo que o ângulo da variação angular (X) seja subtraídodo ângulo da faixa angular (Y)1um terceiro dispositivo independente compreende uma variaçãoconstrutiva em que o corpo do suporte (100") é completamente retoe tem sua mobilidade angular baseada na interconexão de um anelcalço (132) e um flange de encaixe (131); o dito flange de encaixe(131) apresenta dimensões que variam ao longo do seu perímetro,mas que mantêm simetria em relação a um plano (T)1 ortogonal asua base e que passa pelo seu centro; o prumo da face interna doflange de encaixe (131) varia com o aumento gradual apenas daespessura da extremidade inferior da parede do flange de um valormínimo inicial (e1), para um valor máximo (e2); concomitante àvariação de espessura (e), a altura (h) também vai sendo alteradade uma altura máxima (h1), próximo à espessura mínima (e1), atéuma altura mínima (h2), próximo à espessura máxima (e2),promovendo uma disposição inclinada entre o plano que contém aboca superior do flange de encaixe (131) e o plano que contém asua boca inferior; o dito flange de encaixe (131) é instalado em umabase plana (500); a montagem do componentes corpo do suporte(100"), flange de encaixe (131) e anel calço (132) é feita tomandocomo referência inicial o posicionamento do dito flange de encaixe(131) com sua altura maior voltada para o casco da unidadeestacionária de produção (102); internamente ao flange de encaixe(131) é provido o anel calço (132) cuja uma altura (H), por todo oseu perímetro, é maior do que a altura máxima (h1) do flange deencaixe (131), sua face interna apresenta-se em prumo ao longo detodo o seu perímetro, mas sua face externa apresenta-se variandodo prumo; o prumo da face externa do anel calço (132) varia com oaumento gradual apenas da espessura da extremidade superior dasua parede, variando de uma valor inicial (E1), para um valormáximo (E2); o prumo da face externa do anel calço (132) varia emrelação ao zênite, de modo suplementar à variação de espessura(e1, e2) da extremidade inferior do flange de encaixe (131); o anelcalço (132) é encaixado no interior do flange de encaixe (131), deacordo com o referencial inicial de montagem, com a face interna dodito anel (132) alinhada ao zênite; o suporte (100") de corpocompletamente reto é encaixado por dentro do dito anel calço (132).

2.- SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DE RISERNO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por o primeiro dispositivoindependente, capaz de variar o posicionamento angular do suporte (100')de fixação de riser em relação a um pivô (4), em combinação comqualquer outra das variações construtivas, permitir variar o ângulo deelevação do suporte (100') a partir de um eixo (W) de pivotamento, que seencontra sempre paralelo à base e ao casco de fixação da unidadeestacionária de produção.

3. - SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por o primeiro dispositivoindependente, capaz de variar o posicionamento angular do suporte (100')de fixação de riser em relação a um pivô (4), apresentar um meio deregulagem do ângulo de elevação e fixação, que impede o movimentorelativo entre o braço oscilante (2) e a travessa de sustentação (3), ditomeio podendo compreender orifícios (5) transpassantes em combinaçãocom pino trava (6), rasgo (5") em combinação com um elemento deafixação (6'), qualquer outro meio que impeça o movimento relativo entre obraço oscilante (2) e a travessa de sustentação (3), tal como o simplesapoiamento do braço oscilante (2) em um calço (135).

4. - SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por o segundo dispositivoindependente compreender uma configuração tubular bipartida em doissegmentos principais (110 e 120) unidos entre si por flanges (130 e 130'),e apresentar dois segmentos de tubo mais curtos (11OA e 11OB) unidosentre si preferencialmente em uma faixa angular (V) de 160° a 180°; sendoque enquanto a extremidade superior do primeiro segmento de tubo(110A) apresenta sempre seu eixo (K) vertical coincidente ao zênite, o eixo(Q) do segundo segmento de tubo (110B) encontra-se entre 160° a 180°.

5. - SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, deacordo com a reivindicação 4, caracterizado por os ângulos da faixaangular (Y) e da variação angular (X) estarem em uma faixa angular de O0a 20°.

6. - SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, deacordo com a reivindicação 4, caracterizado por permitir que aextremidade inferior do suporte (100') tenha sua inclinação controlada evoltada para qualquer direção desejada, conforme a posição relativa emque o segmento principal superior (110) seja afixado em relação ao cascoda unidade estacionária de produção.6.- SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por o terceiro dispositivoindependente apresentar o prumo da face interna de seu flange deencaixe (131) variando de O0 a 20° em relação ao zênite.

7.- SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, deacordo com a reivindicação 6, caracterizado por o plano que contém aboca superior do flange de encaixe (131) e o plano que contém a sua bocainferior apresentar uma variação angular (j) na faixa de O0 a 20°.

8.- SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, deacordo com a reivindicação 6, caracterizado por o prumo da face externado anel calço (132) poder variar de O0 a 20° em relação ao zênite.

9.- SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, deacordo com a reivindicação 6, caracterizado por permitir que aextremidade inferior do suporte (100") de corpo reto do terceiro dispositivoindependente possa ser apontada para qualquer outra direção além dosreferenciais iniciais, conforme sejam combinadas a posição azimutal demontagem do flange de encaixe (131) e do anel calço (132) em relação aoponto de afixação ao casco da unidade estacionária de produção.

10.- SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por permitir um arranjocombinatório que disponibiliza uma gama variada de ângulos para afixarum riser ao casco da unidade estacionária de produção, e dispor aextremidade inferior do suporte para o dito riser posicionada em variadospontos de uma superfície côncava imaginária, sob a área do suporte.

11. - SISTEMA DE SUPORTAÇÃO MULTIANGULAR DE CONEXÃO DERISER NO FLANCO DE UNIDADES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por permitir um alteração doângulo de ancoragem do topo dos risers, bem como alterar o tipo deacoplamento tanto para risers flexíveis como para risers rígidos, com aunidade estacionária de produção em operação.