BRPI0911162B1 - instalação de ligação fundo-superfície de um tubo rígido com um tubo flexível de flutuabilidade positiva e método de colocação da mesma - Google Patents

Abstract

instalação de ligação fundo-superfície de um tubo rígido com um tubo flexível de flutuabilidade positiva e método de colocação da mesma a presente invenção refere-se a uma instalação de ligação fundo-superfície com, pelo menos, dois tubos (10a, 10b) submarinos repousados no fundo do mar, compreendendo: 1) uma primeira torre híbrida compreendendo: a) um duto de interligação (1a) vertical ancorado (3a) a uma primeira base e ligada a um referido tubo (10a) submarinas repousado no fundo do mar e cuja extremidade superior está ligada a um primeiro flutuador (2a) em subsuperfície e b), assegurando um primeiro tubo (4a) de ligação, de um modo preferido, um tubo flexível, a ligação entre um suporte (11) flutuante e a extremidade superior do referido duto de interligação e 2) pelo menos, um segundo tubo (1b) rígido elevando-se desde o fundo do mar, no qual está repousado (10b) ou desde um segundo tubo submarino repousado no fundo do mar à qual a extremidade inferior, que não está ancorada ao nível da referida primeira base, está ligada, até à subsuperfície onde a sua extremidade superior é ligada a um segundo flutuador (2b) situado, sensivelmente, à mesma profundidade que o referido primeiro flutuador (2a) e fixa a um referido primeiro flutuador por, pelo menos e respectivamente, um segundo tubo (2b) de ligação flexível, assegurando a sua ligação com um mesmo referido suporte (11) flutuante.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para INSTALAÇÃO DE LIGAÇÃO FUNDO-SUPERFÍCIE DE UM TUBO RÍGIDO COM UM TUBO FLEXÍVEL DE FLUTUABILIDADE POSITIVA E MÉTODO DE COLOCAÇÃO DA MESMA.

A presente invenção refere-se a uma instalação de ligação fundo-superfície entre um tubo submarino repousado no fundo do mar e um suporte flutuante em superfície, compreendendo uma torre híbrida constituída por um tubo flexível ligado a um tubo rígido ascendente ou duto de interligação (riser) vertical, cuja extremidade inferior compreende uma peça de transição de inércia que permite o seu encaixe num dispositivo de ancoragem compreendendo uma base repousada no fundo do mar.

O setor técnico da invenção é, mais particularmente, o domínio da fabricação e da instalação de colunas ascendentes (« duto de interligação ») de produção para a extração submarina de petróleo, de gás ou outro material solúvel ou fundível ou de uma suspensão de matéria mineral a partir de uma cabeça de poço imergida até um suporte flutuante, para o desenvolvimento de campos de produção instalados em alto-mar ao largo das costas. A aplicação principal e imediata da invenção é no domínio da produção petrolífera.

O suporte flutuante compreende, em geral, meios de ancoragem para permanecer em posição apesar dos efeitos das correntes, dos ventos e da ondulação. Também compreende, em geral, meios de armazenamento e tratamento do petróleo, bem como meios de descarga para petroleiros transportadores, apresentando-se estes últimos a intervalos regulares para efetuar a retirada da produção. A denominação corrente destes suportes flutuantes é o termo anglo-saxônico “Floating Production Storage Offloading” (significando “meio flutuante de armazenamento, produção e descarga) do qual utiliza-se o termo abreviado “FPSO” no conjunto da descrição seguinte.

Conhecem-se ligações fundo-superfície de um tubo submarino repousado no fundo do mar, ligação do tipo torre-híbrida compreendendo:

- uma riser vertical cuja extremidade inferior é ancorada no fundo do mar por meio de uma articulação flexível e ligada a uma referida tubo repousado no fundo do mar e a extremidade superior é esticada por um flutuaPetição 870190039326, de 26/04/2019, pág. 5/18 dor imergido em subsuperfície ao qual está ligada, e

- um tubo de ligação, em geral, um tubo de ligação flexível, entre a extremidade superior da referida riser e um suporte flutuante em superfície, adaptando o referido tubo de ligação flexível, se for caso disso, pelo seu próprio peso, a forma de uma curva em catenária mergulhante, ou seja, que desce largamente abaixo do flutuador para subir, seguidamente, até ao referido suporte flutuante.

Conhecem-se, igualmente, ligações fundo-superfície realizadas ao fazer subir de modo contínuo, até à subsuperfície, tubo resistentes e rígidos constituídos por elementos tubulares de aço de forte espessura soldados ou aparafusados entre si, em configuração de catenária com uma curvatura continuamente variável em todo o seu comprimento em suspensão, geralmente chamados “Steel Catenary duto de interligação” (SCR) o que significa «duto de interligação em aço na forma de catenária» e, também, geralmente chamados «tubo rígido do tipo catenária» ou «duto de interligação do tipo SCR».

Um tal tubo catenário pode subir até ao suporte flutuante em superfície ou apenas até um flutuador em subsuperfície que aplique uma tensão à sua extremidade superior, a qual extremidade superior é, então, ligada a um suporte flutuante por um tubo de ligação flexível mergulhante.

As duto de interligaçãos catenárias de configuração reforçada são descritas no documento WO 03/102350 da requerente.

No documento WO 00/49267, propôs-se, como tubo de ligação entre a duto de interligação, cuja parte superior é submetida à aplicação de tensão por um flutuador imergido em superfície e o suporte flutuante, tubos rígidos de tipo SCR e instala-se o flutuador na cabeça da duto de interligação a uma maior distância da superfície, nomeadamente a, pelo menos, 300 m da superfície, de um modo preferido, pelo menos, 500 m.

No documento WO 00/49267 da requerente, descreveu-se uma torre híbrida múltipla compreendendo um sistema de ancoragem com um tendão vertical constituído quer por um cabo, quer por uma barra metálica, quer, ainda, por um tubo esticado pela sua extremidade superior por um flutuador. A extremidade inferior do tendão é fixa a uma base repousada no fundo. O referido tendão compreende meios de orientação repartidos sobre todo o seu comprimento através dos quais passa uma pluralidade de referidas duto de interligaçãos verticais. A referida base pode ser simplesmente colocada no fundo do mar e permanecer no lugar pelo seu próprio peso ou continuar ancorada por meio de pilhas ou qualquer outro dispositivo adaptado a mantê-la no lugar. No documento WO 00/49267, a extremidade inferior da duto de interligação vertical está apta a ser ligada à extremidade de uma manga curvada, móvel, entre uma posição elevada e uma posição baixa, em relação à referida base, na qual esta manga suspensa está associada a um meio de tração que a conduz para a posição elevada na ausência da duto de interligação. Esta mobilidade da manga curvada permite absorver as variações de comprimento da duto de interligação sob os efeitos da temperatura e da pressão. Na cabeça da duto de interligação vertical, um dispositivo de batente, solidário com esta, apoia-se sobre o guia suporte instalado na cabeça do flutuador e mantém, assim, a totalidade da duto de interligação em suspensão.

A ligação com o tubo submarino repousado no fundo do mar é, em geral, efectuada por uma porção de tubo na forma de rabo de porco ou em forma de S, sendo o referido S, então, realizado num plano quer vertical quer horizontal, sendo a ligação com a referido tubo submarino, em geral, realizada através de um conector automático.

A instalação desta forma de realização compreendendo uma multiplicidade de duto de interligaçãos mantidas por uma estrutura central compreendendo meios de orientação é relativamente dispendiosa e complexa. Por outro lado, a instalação deve ser pré-fabricada em terra antes de ser rebocada no mar e, seguidamente, depois de chegar ao local, voltada para ser instalada. Além disso, a sua manutenção requer, igualmente, custos de exploração relativamente elevados.

Além disso, pelo fato do petróleo bruto ser encaminhado ao longo de distâncias muito grandes, vários quilômetros, deve ser dotado com um nível de isolamento extremo dispendioso para, por um lado, minimizar o aumento de viscosidade que conduziría a uma redução da produção horária dos poços e, por outro lado, evitar o bloqueio do escoamento por depósito de parafina ou formação de hidratos quando a temperatura desce para valores próximos de 30-40 °C. Estes últimos fenômenos são ainda mais críticos, particularmente na África Ocidental, onde a temperatura do fundo do mar é de, aproximadamente, 4 °C e os petróleos brutos são do tipo parafínicos.

É, por conseguinte, desejável que as ligações fundo-superfície tenham comprimentos reduzidos e, por conseguinte, que o espaço ocupado pelas diferentes ligações ligadas a um mesmo suporte flutuante seja limitado.

É por esse motivo que se deseja proporcionar instalações aptas a explorar, desde um mesmo suporte flutuante, uma pluralidade de ligações fundo-superfície de tipo torrehíbrida com um volume reduzido e mais simples de instalar e podendo ser fabricadas no mar desde um navio de instalação de tubo.

No documento WO 02/066786 e WO 2003/095788, descreveram-se instalações de torres híbridas que necessitam da aplicação de articulações flexíveis entre a duto de interligação vertical e a base porque as variações angulares, geradas pelos movimentos do FPSO e pela ação da ondulação e da corrente sobre os tubos e sobre o flutuador que aplicam uma tensão à porção vertical de tubo, são importantes, atingindo 5 a 10° e estas variações impedem a utilização de uma ligação rígida encaixada na referida base. Estas articulações flexíveis são muito delicadas e a sua fabricação é dispendiosa porque são constituídas por empilhamentos de camadas de elastômero e de reforços em aço e devem resistir à fadiga durante toda a vida das instalações que excede 20-25 anos ou mesmo mais. Além disso, a presença do flutuador cria uma descontinuidade de tensão ao nível de peça em pescoço de cisne, na interface entre o tubo rígido sensivelmente vertical e a tubo flexível em configuração de catenária, o que prejudica a estabilidade global ao nível da referida interface e afeta a resistência mecânica da instalação.

No documento WO 02/103153, procurou-se fornecer uma instalação que pudesse ser fabricada integralmente em terra, nomeadamente no que se refere à montagem dos tubos rígidos repousados no fundo do mar e às duto de interligaçãos verticais que asseguram a ligação fundo-superfície. Por outro lado, no documento WO 02/103153, procurou-se implementar uma instalação cuja colocação no fundo do mar não necessitasse de nenhuma junta flexível articulada na parte inferior da torre. Para o efeito, o tubo submarino repousado no fundo do mar é ligada à referida duto de interligação vertical por um elemento de tubo flexível mantido por uma base repousada no fundo do mar. A união da extremidade inferior da duto de interligação vertical e da extremidade do tubo repousado no fundo do mar, por intermédio do referido elemento de tubo flexível solidário e mantido pela referida base, é pré-montada em terra antes de ser rebocada no mar e depositada no fundo do mar onde a referida base é, seguidamente, ancorada. No entanto, esta forma de realização apresenta alguns inconvenientes porque este sistema de ancoragem necessita, para a fase de reboque e de querenagem, de elementos de flutuabilidade consideráveis para equilibrar o peso acima da linha de flutuação da referida estrutura base e os elementos de ligação flexíveis são submetidos a uma fadiga importante durante todo o tempo de vida das instalações que atinge e excede 25-30 anos.

Além disso, em todas as instalações descritas na técnica anterior supracitada, a duto de interligação vertical é esticada por um flutuador em subsuperfície e a ligação entre a duto de interligação vertical e o suporte flutuante faz-se por um tubo flexível em configuração de catenária mergulhante, cuja extremidade está ligada à extremidade superior da referida duto de interligação vertical por um dispositivo em pescoço de cisne. Este modo de ligação da extremidade superior da duto de interligação vertical com o suporte flutuante apresenta determinados inconvenientes em termos de resistência mecânica, ao nível da descontinuidade de tensão criada pela peça de ligação em pescoço de cisne e devido à aplicação de tensão à duto de interligação vertical por um flutuador muito volumoso, sendo este último submetido à ação das correntes e da ondulação, o que gera, para este tipo de ligação, variações angulares da parte superior da duto de interligação, muito importantes, refletindo-se estas últimas na base da duto de interligação, ao nível da articulação flexível assim fortemente solicitada.

No documento GB-2024766, descreve-se uma duto de interligação vertical ligada a um tubo flexível em configuração de catenária merguIhante, apresentando a extremidade de tubo flexível ligada à referida duto de interligação uma curvatura imposta por uma calha de seção vertical de forma circular repousada na parte superior de um flutuador de forma tórica, funcionando, a referida calha, como pescoço de cisne e evitando raios de curvatura demasiado reduzidos que podem conduzir a um esmagamento do referido tubo flexível. Esta forma de realização não permite evitar um desgaste do tubo flexível ao nível da sua interação com a referida calha, o que afeta a Habilidade intrínseca da ligação entre a duto de interligação vertical e o tubo flexível em termos de resistência mecânica ao longo do tempo.

Um objetivo da presente invenção é, por conseguinte, proporcionar uma instalação de ligações fundo-superfície com torres híbridas, de volume reduzido, de colocação simples e podendo ser fabricada no mar desde um navio de instalação de tubo, mas cujo sistema de ancoragem tem uma grande resistência e um custo reduzido e cujos métodos de fabricação e colocação dos diferentes elementos constitutivos são simplificados e, igualmente, de custo reduzido, podendo ser realizados no mar, igualmente, desde um navio de instalação.

Um outro objetivo é proporcionar uma instalação que não requer a aplicação de articulações flexíveis, nomeadamente na base da duto de interligação vertical.

Um outro objetivo da presente invenção é proporcionar uma instalação de ligação fundo-superfície, tal como descrita acima, que requer a aplicação de um único elemento de ligação, nomeadamente, um único conector automático, entre a extremidade inferior da duto de interligação vertical e a extremidade do tubo repousado no fundo do mar.

Para o efeito, a presente invenção proporciona uma instalação de ligação fundo-superfície, nomeadamente a grande profundidade, superior a 1000 m, compreendendo:

a - pelo menos, um tubo rígido ascendente, sensivelmente vertical, designada duto de interligação vertical, fixa na sua extremidade inferior a um dispositivo de ancoragem no fundo de mar, e b - pelo menos, um tubo de ligação flexível que assegura a ligação entre um suporte flutuante e a extremidade superior da referida duto de interligação vertical, c - uma extremidade do referido tubo flexível é ligado diretamente, de um modo preferido, por um sistema de flanges, na extremidade superior da referida duto de interligação vertical, e d - a extremidade inferior da referida duto de interligação vertical compreende um elemento de tubo terminal que forma uma peça de transição de inércia cuja variação da inércia é tal que a inércia do referido elemento de tubo terminal, na sua extremidade superior, é sensivelmente idêntica à do elemento de tubo da seção principal da duto de interligação vertical à qual está ligada, aumentando a referida inércia do elemento de tubo terminal, progressivamente, até à extremidade inferior da referida peça de transição de inércia, compreendendo uma primeira flange de fixação que permite o encaixe da extremidade inferior da referida duto de interligação vertical ao nível do referido dispositivo de ancoragem no fundo do mar, caracterizada por:

- uma parte terminal do tubo flexível, no lado da sua junção à extremidade superior da referida duto de interligação, apresentar uma flutuabilidade positiva e, pelo menos, a parte superior da referida duto de interligação vertical apresentar, igualmente, uma flutuabilidade positiva, de modo que as flutuabilidades positivas da referida parte terminal do tubo flexível e da referida parte superior da duto de interligação vertical permitem a aplicação de tensão à referida duto de interligação numa posição sensivelmente vertical e o alinhamento ou a continuidade de curvatura entre a extremidade da referida parte terminal do tubo flexível e a parte superior da referida duto de interligação vertical ao nível da sua ligação, sendo a referida flutuabilidade positiva introduzida por uma pluralidade de flutuadores periféricos coaxiais, regularmente espaçados e/ou por um revestimento contínuo de material de flutuabilidade positiva, e

- a referida parte terminal de tubo flexível apresentando uma flutuabilidade positiva se estender por uma parte do comprimento total do tubo flexível, pelo que o tubo flexível apresenta uma configuração em S, apresentando uma primeira porção de tubo flexível do lado do referido suporte flutuante uma curvatura côncava na forma de catenária com configuração de catenária mergulhante e apresentando a referida parte terminal restante da referido tubo flexível uma curvatura convexa em forma de catenária invertida devido à sua flutuabilidade positiva, estando a extremidade da referida parte terminal de tubo flexível, ao nível da extremidade superior da referida duto de interligação, situada, de um modo preferido, por cima e sensivelmente no alinhamento do eixo 7-\L \ da referida duto de interligação, na sua extremidade superior.

Utiliza-se, aqui, o termo “duto de interligação vertical” para dar conta da posição teórica da duto de interligação quando esta está em repouso, devendo compreender-se que o eixo da duto de interligação pode apresentar movimentos angulares em relação à vertical e deslocar-se segundo um cone de ângulo α cujo vértice corresponde ao ponto de fixação da extremidade inferior da duto de interligação na referida base. A extremidade superior da referida duto de interligação vertical pode ser ligeiramente curvada. Entende-se, por conseguinte, por «parte terminal de tubo flexível sensivelmente no alinhamento do eixo Z-iZ) da referida duto de interligação superior» que a extremidade da curva de catenária invertida do referido tubo flexível é sensivelmente tangente à extremidade da referida duto de interligação vertical. Em qualquer caso, na continuidade de variação de curvatura, ou seja, sem ponto singular, no sentido matemático.

Entende-se, aqui, por “inércia”, o momento de inércia do referido elemento de tubo de transição de inércia em relação a um eixo perpendicular ao eixo do referido elemento de tubo de transição de inércia, o qual reflete a rigidez em flexão em cada um dos planos perpendiculares ao eixo XX' de simetria do referido elemento de tubo, sendo este momento de inércia proporcional ao produto da seção de matéria pelo quadrado do seu afastamento em relação ao referido eixo do elemento de tubo.

Entende-se por “continuidade de curvatura” entre a extremidade superior da duto de interligação vertical e a parte flexível apresentando uma flutuabilidade positiva, que a referida variação de curvatura não apresenta ponto singular, tal como uma variação brusca do ângulo de inclinação da sua tangente ou um ponto de inflexão.

De um modo preferido, a inclinação da curva formada pelo tubo flexível é tal que, a inclinação da sua tangente em relação ao eixo Ζ_ΊΖ\ da parte superior da referida duto de interligação vertical aumenta contínua e progressivamente desde o ponto de ligação entre a extremidade superior da duto de interligação vertical e a extremidade da referida parte terminal de tubo flexível de flutuabilidade positiva, sem ponto de inflexão e sem ponto de inversão de curvatura.

A instalação de acordo com a presente invenção permite, por conseguinte, evitar a aplicação de tensão à duto de interligação vertical por um flutuador em superfície ou subsuperfície, no qual a sua extremidade superior estaria suspensa, por um lado e, por outro lado, evitar a ligação o referido tubo flexível mergulhante através de um dispositivo de pescoço de cisne, tal como existente na técnica anterior. Daí resulta, não somente, uma maior fiabilidade intrínseca em termos de resistência mecânica no tempo da ligação entre a duto de interligação vertical e o tubo flexível, porque os dispositivos de tipo pescoço de cisne são frágeis, mas, sobretudo, este tipo de instalação confere uma estabilidade acrescida em termos de variação angular (y) do ângulo de excursão da extremidade superior da duto de interligação vertical em relação a uma posição teórica de repouso vertical, porque esta variação angular é reduzida, na prática, a um ângulo máximo que não excede 5^o, na prática, aproximadamente 1 a 4^o com a instalação de acordo com a invenção, enquanto nas formas de realização da técnica anterior, a excursão angular podia atingir 5 a 10° ou mesmo mais.

Outra vantagem da presente invenção deriva do fato de, devido a esta reduzida variação angular da extremidade superior da duto de interligação vertical, ser possível realizar, ao nível da sua extremidade inferior, um encaixe rígido sobre uma base repousada no fundo do mar, sem recorrer a uma peça de transição de inércia de dimensão demasiado considerável e, por conseguinte, demasiado dispendiosa. É, por conseguinte, possível evitar a aplicação de uma articulação flexível, nomeadamente do tipo rótula esférica flexível, na medida em que a junção entre a extremidade inferior da duto de interligação e o referido encaixe compreende uma peça de transição de inércia.

As flutuabilidades positivas da duto de interligação e do tubo flexível podem ser introduzidas de modo conhecida por flutuadores periféricos coaxiais envolvendo os referidos tubos ou, de um modo preferido, tratandose do tubo rígido da duto de interligação vertical, por um revestimento de material de flutuabilidade positiva constituindo, de um modo preferido e igualmente, um material isolante, tal como espuma sintática, sob a forma de um invólucro envolvendo o referido tubo. Estes elementos de flutuabilidade resistentes a pressões muito fortes, ou seja, a pressões de cerca de 10 MPa por fração de 1000 m de água, são conhecidos pelo especialista na técnica e são disponibilizados pela Firma BALMORAL (RU).

Mais particularmente, a flutuabilidade positiva será repartida, regular e uniformemente, sobre o conjunto do comprimento da referida parte 10a terminal do tubo flexível e sobre, pelo menos, a referida parte 9b superior do referido tubo rígido.

De um modo preferido, para dar o máximo de flexibilidade ao conjunto da ligação fundo-superfície, a referida parte terminal do tubo flexível apresentando uma flutuabilidade positiva estende-se por um comprimento de 30 a 60% do comprimento total do tubo flexível, de um modo preferido, cerca de metade do comprimento total do referido tubo flexível.

Mais particularmente, o referido tubo flexível apresenta uma flutuabilidade positiva sobre um comprimento que corresponde de 30 a 60% do seu comprimento total, de um modo preferido, cerca de metade do seu comprimento total.

A parte de tubo flexível mergulhante, ou seja, de flutuabilidade negativa poderá ser tanto mais curta quanto a ancoragem do suporte flutu11 ante em superfície será rígida.

Mais particularmente, para dar ao conjunto da ligação fundosuperfície a flexibilidade adequada, a referida flutuabilidade positiva exercida sobre a parte terminal do tubo flexível e, pelo menos, a parte superior da duto de interligação, deve exercer uma tensão vertical sobre a fundação na extremidade inferior do referido tubo rígida em função da profundidade de água de acordo com a formulação seguinte: F = kH, sendo F a referida tensão vertical expressa em toneladas, H a referida profundidade expressa em metros e k um fator compreendido entre 0,15 e 0,05, de um modo preferido, igual a cerca de 0,1.

Se a flutuabilidade positiva global for repartida uniforme e regularmente sobre todo o comprimento do tubo rígido e sobre uma referida parte terminal de tubo flexível, a referida flutuabilidade positiva deve permitir obter um impulso resultante vertical de 50 a 150 kg/m, ou seja, a referida flutuabilidade necessária deverá corresponder ao peso aparente do referido tubo rígida e referida parte terminal de tubo flexível adicionada com uma flutuabilidade adicional de 50 a 150 kg/m.

Numa forma de realização preferida de uma instalação de ligação fundo-superfície, esta compreende as características seguintes, segundo as quais:

- a referida duto de interligação vertical está ligada, pela sua extremidade inferior, a, pelo menos, um tubo repousado no fundo do mar, e

- o referido dispositivo de ancoragem compreende um dispositivo de suporte e de ligação fixo a uma base colocada e ancorada no fundo do mar, e

- o referido tubo repousado no fundo do mar compreende um primeiro elemento de tubo rígido terminal solidário com a referida base repousada no fundo do mar e o referido primeiro elemento de tubo terminal é mantido firmemente em relação à referida base, com, na sua extremidade, uma primeira parte de elemento de ligação, de um modo preferido, um elemento macho ou fêmea de um conector automático, e

- a referida primeira flange de fixação na extremidade inferior da referida peça de transição de inércia está fixa a uma segunda flange de fixação na extremidade de um segundo elemento de tubo rígido curvo, solidário com o referido dispositivo de suporte e de ligação fixo na referida base e suportando, de modo fixo e rígido, o referido segundo elemento de tubo rígido curvo, cuja outra extremidade compreende uma segunda parte de elemento de ligação complementar da referida primeira parte de elemento de ligação e ligada a esta quando o referido elemento de suporte e de ligação é fixo à referida base.

Compreende-se que a geometria estática do referido primeiro elemento de tubo rígido na terminação do referido tubo repousado no fundo do mar, em relação à referida base e a geometria estática do referido segundo elemento de tubo rígido curvo, em relação ao referido dispositivo de suporte e ligação fixo à referida base, permitem posicionar as extremidades respectivas dos referidos, primeiro e segundo, elementos de tubos rígidos, de modo a facilitar a ligação das partes complementares de conectores automáticos depois de o dispositivo de suporte e ligação estar fixo na referida base.

Ainda, de um modo preferido, a instalação de ligação fundosuperfície apresenta as características segundo as quais:

- a referida base é ancorada no fundo do mar por um primeiro pilar tubular que passa através de um orifício que atravessa a referida base, sendo o referido primeiro pilar enfiado no solo no fundo do mar e cooperando a sua parte superior com a base de modo a permitir a ancoragem da referida base, e

- o referido dispositivo de suporte e ligação suportando o referido segundo elemento de tubo rígido curvo compreende um segundo pilar tubular, designado inserção tubular de ancoragem, inserido dentro do referido primeiro pilar tubular de ancoragem da referida base, compreendendo a referida base um dispositivo de bloqueio que retém a referida inserção tubular de ancoragem dentro do referido primeiro pilar tubular no caso de tração do referido segundo pilar tubular para cima.

De um modo preferido, os referidos, primeiro e segundo, pilares são uniões de elementos unitários convencionais de tubos rígidas ou porções de elemento unitário de tubos rígidos, sendo o referido segundo pilar mais curto que o referido primeiro pilar.

Este sistema de ancoragem da base e fixação do referido dispositivo de suporte e de ligação à extremidade inferior da referida peça de transição de inércia sobre a referida base é, particularmente, vantajoso pelas razões seguintes.

Em primeiro lugar, a combinação do primeiro pilar e inserção tubular de ancoragem constitui um sistema de orientação, que permite fazer coincidir as referidas primeiras partes de elemento de ligação e segunda parte de elemento de ligação com as extremidades, por um lado, do elemento de tubo terminal do tubo repousado no fundo do mar que está posicionado firmemente em relação à referida base e, por outro lado, da extremidade do referido elemento de tubo rígido posicionado firmemente em relação ao referido dispositivo de suporte.

Os esforços transversais ou esforços de cisalhamento que resultam do momento de flexão que se produz ao nível do fundo do mar, ao nível do encaixe da extremidade inferior da duto de interligação vertical ao nível da referida base, resultante das variações angulares da duto de interligação na sua extremidade superior, não são transmitidos à referida base, mas ao referido primeiro pilar de ancoragem, o qual se estende profundamente no fundo do mar por um comprimento de 30 a 70 m. Assim, é possível realizar uma referida base de volume e peso relativamente reduzidos, o que permite poder descê-la de um modo relativamente fácil desde a superfície, integralmente com o referido primeiro elemento de tubo terminal do tubo repousado no fundo do mar.

Mais particularmente, a referida inserção tubular de ancoragem é posicionada no eixo da referida peça de transição de inércia e o referido segundo elemento de tubo rígido suportado pelo referido dispositivo de suporte e de ligação é arqueado ou curvo de modo a que a referida primeira parte de elemento de ligação do tipo conector automático esteja separada lateralmente do resto do referido dispositivo de suporte e de ligação e a refe14 rida segunda parte de elemento de ligação do tipo conector automático, na extremidade do referido primeiro elemento de tubo rígido terminal do referido tubo repousado no fundo do mar, solidária com a referida base, esteja igualmente separada do orifício da referida base e do referido dispositivo de suporte e ligação cuja referida inserção de ancoragem está inserida dentro do referido primeiro pilar de ancoragem.

Nesta forma de realização, o referido primeiro elemento de tubo terminal do referido tubo repousado no fundo do mar pode, de um modo preferido, ser igualmente curvo, para coincidir corretamente com a extremidade do referido segundo elemento de tubo rígido curvo e permitir uma ligação fácil por um autômato submarino de tipo ROV no fundo do mar.

Mais particularmente ainda, o referido elemento de tubo de transição de inércia apresenta uma forma cilindro-cônica, em que:

- a extremidade superior mais fina da peça de transição apresenta um diâmetro interno e uma espessura sensivelmente iguais ao diâmetro interno e espessura da extremidade inferior da referida duto de interligação vertical, à qual está fixa, e

- a extremidade inferior da peça de transição, do lado da referida primeira flange de fixação, apresenta um diâmetro interno sensivelmente igual ao da extremidade inferior da referida duto de interligação vertical, mas uma espessura superior, de um modo preferido igual a 3 a 10 vezes a da extremidade inferior da referida duto de interligação vertical.

Estes elementos de tubo de transição de inércia podem medir de 15 a 50 m de comprimento. Mais particularmente, a parte cilíndrica estendendo-se por um comprimento de 3 a 5 m e a parte cônica sobre um comprimento de 10 a 47 m. A fabricação destas peças é muito dispendiosa porque devem ser realizadas com o auxílio de tubos muito espessos, mas de espessuras variáveis, unidas entre si e, seguidamente, maquinadas num torno de dimensões muito grandes para obter a forma cônica. A realização destas peças é muito dispendiosa porque, para obter um bom resultado, é necessário que o tubo montada por soldadura antes do acabamento à máquina seja perfeitamente retilínea e, além disso, os tornos aptos a maquinar com precisão peças de 20 a 30 m de comprimento são difíceis de encontrar e têm um custo operacional muito elevado.

Em certos casos extremos, as peças de transição cilindrocônicas não podem ser fabricadas em aço e necessitam da utilização de titânio, o que aumenta ainda mais o custo e a complexidade.

De acordo com outra característica original da presente invenção, o referido elemento de tubo terminal de transição de inércia compreende um elemento de tubo rígido principal e, pelo menos, uma, de um modo preferido, uma pluralidade n de elementos de tubo de reforço coaxiais dispostos coaxialmente em relação ao referido elemento de tubo principal, apresentando cada referido elemento de tubo de reforço um diâmetro interno superior ao diâmetro externo do elemento de tubo principal e, se for caso disso, ao(s) outro(s) elemento(s) de tubo de reforço que contém(contêm), sendo os diferentes elementos de tubo principal e o(s) elemento(s) de tubo de reforço posicionados com uma das suas extremidades situada no mesmo nível segundo a direção do eixo de simetria ZiZ\ dos referidos elementos de tubo e apresentando cada referido elemento de tubo de reforço um comprimento (hj, com i = 2 a n) inferior ao hi do elemento de tubo principal e, se for caso disso, ao dos outros elementos de tubo de reforço (hj_i) que contém, estando os espaços anulares (Di-d_i+i) entre os diferentes elementos de tubo preenchidos com um material de enchimento sólido e sendo os diferentes elementos (8b-8d) de tubo principal e tubo de reforço coaxiais fixos a uma mesma placa inferior constituída por uma referida primeira flange de fixação.

De um modo vantajoso, de acordo com a invenção, o referido espaço anular é totalmente preenchido com um mesmo material sólido de enchimento compreendendo, de um modo preferido, um material elastômero, ainda de um modo preferido, à base de poliuretano, apresentando uma dureza shore superior ou igual a A50, ainda, de um modo preferido, de A50 a D70 e o referido elemento de transição de inércia está coberto por um material de cobertura elastômero resistente à corrosão, de um modo preferido, de tipo poliuretano, apresentando o referido elemento de tubo terminal de transição de inércia uma forma sensivelmente cilindro-cônica devido ao seu revestimento pelo referido material de cobertura.

De acordo com a presente invenção, pelo fato de o espaço anular estar totalmente preenchido com um mesmo material de enchimento e o material de cobertura conferir uma forma cilindro-cônica à peça de transição, obtém-se uma variação contínua do diâmetro, em seção transversal, da peça e com um mesmo material de enchimento ao longo de toda a altura da peça de transição, de onde resulta uma variação de inércia progressiva e contínua, ou seja, sem descontinuidade de inércia. Além disso, a aplicação de um material de cobertura elastômero introduz uma proteção contra corrosão que garante maior longevidade à referida peça de transição, a qual é submetida a uma considerável tensão mecânica e apresentaria, sem esta proteção, uma longevidade reduzida.

Compreende-se que o referido material de enchimento sólido deve apresentar uma resistência à compressão de modo a transferir os esforços de cisalhamento para o elemento de tubo de reforço de ordem superior «i+1» de modo proporcional à deformação de um referido elemento coaxial que contém, de ordem «i», sob o efeito de um esforço de flexão sofrido. Na prática, o material de enchimento sólido deve apresentar um coeficiente de Poisson de 0,3 a 0,49, de um modo preferido, de 0,4 a 0,45.

Este material de enchimento pode ser um elastômero, tal como uma borracha ou um poliuretano, sozinho ou em combinação com areia.

Compreende-se que este tipo de elemento de tubo de transição de inércia é vantajoso pela sua simplicidade de fabricação e, por conseguinte, muito menos dispendioso que os elementos de tubo apresentando uma peça de transição cilindro-cônica com parede de espessura variável da técnica anterior.

De acordo com outras características específicas do referido elemento de tubo terminal de transição de inércia da presente invenção:

- por razões práticas de fabricação e de custo e também para aumentar a flexibilidade e, por conseguinte, a longevidade da peça de transição, o referido material de cobertura e o referido material de enchimento compreendem um mesmo material elastômero, de um modo preferido, à ba17 se de poliuretano.

- o referido material sólido de enchimento compreende um poliuretano de dureza shore A90 ou A95.

- o material sólido de enchimento compreende um elastômero carregado com material particulado, de um modo preferido, areia.

Numa variante de realização, o material sólido de enchimento apresenta-se sob a forma de um ligante hidráulico, tal como cimento, eventualmente carregado com material particulado, de um modo preferido, areia.

Numa outra forma de realização, o referido material sólido de enchimento apresenta-se sob a forma de material particulado, de um modo preferido, areia e/ou um ligante hidráulico, tal como cimento:

- a diferença entre o diâmetro interno do referido elemento de tubo principal e o diâmetro externo do referido elemento de tubo de reforço de maior diâmetro é igual a 3 a 10 vezes a espessura do referido elemento de tubo principal e o número dos referidos elementos de reforço coaxiais é n = 2 a 4,

- a diferença de comprimento entre os diferentes elementos de tubo de reforço coaxiais (hj,-hj+i) é sensivelmente constante e igual a (hj x n)

- o espaço anular entre dois dos referidos elementos de tubo é superior ou igual à espessura do referido elemento de tubo de menor espessura e inferior ou igual a duas vezes a espessura do referido elemento de tubo de maior espessura que delimita o referido espaço anular,

- o comprimento do referido elemento de tubo principal é de 10 a 50 m, de um modo preferido, de 20 a 30 m e compreende 2 ou 3 dos referidos elementos de reforço coaxiais,

- os referidos elemento de tubo principal e elementos de tubo de reforços coaxiais são constituídos, cada, pela totalidade ou parte de um elemento unitário de tubo convencional, nomeadamente tubo submarino convencional em aço, ou constituídos, cada, por vários elementos unitários de tubo convencional montados topo a topo e, de um modo preferido, mantidos coaxialmente por cunhas de centragem repartidas regularmente ao longo da sua direção longitudinal e sobre a seção circular nos seus espaços anulares.

Uma vantagem importante da instalação de ligação fundosuperfície da presente invenção reside, igualmente, na simplicidade da sua colocação no fundo do mar.

A presente invenção proporciona, por conseguinte e igualmente, um método de colocação no fundo do mar de uma instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a invenção, compreendendo as etapas sucessivas seguintes nas quais:

1. desce-se, até ao fundo do mar, um referido dispositivo de ancoragem, e

2. desce-se um tubo rígido constituindo uma duto de interligação vertical, diretamente fixa, na sua extremidade superior, a uma extremidade do referido tubo flexível apresentando uma porção terminal de flutuabilidade positiva, sendo a outra extremidade do referido tubo flexível suspenso por um flutuador em subsuperfície, e

3. fixa-se a extremidade inferior da referida peça de transição por encaixe ao nível do referido dispositivo de ancoragem, e

4. desloca-se a extremidade do referido tubo flexível suspenso no referido flutuador e fixa-se ou liga-se o mesmo a um referido suporte flutuante.

De um modo preferido, um método de colocação de uma instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a invenção, compreende as etapas sucessivas seguintes, nas quais:

1. desce-se, até ao fundo do mar, uma referida base solidária com um referido primeiro elemento de tubo rígido, compreendendo a referida base um orifício de passagem e

2. desce-se até ao fundo do mar um referido primeiro pilar tubular de ancoragem que se enfia no fundo do mar através do referido orifício da base, para ancorar a referida base no fundo do mar, e

3. desce-se até ao fundo do mar, desde um navio de superfície, o referido tubo rígido constituindo a referida duto de interligação vertical, diretamente fixa, na sua extremidade superior, a um referido tubo flexível, sendo a referida peça de transição, na extremidade inferior da referida duto de interligação, fixa a um referido dispositivo de suporte e de ligação, suportando um referido segundo elemento de tubo rígido curvo, bem como uma referida inserção de ancoragem, e

4. fixa-se o referido dispositivo de suporte e de ligação à referida base inserindo a referida inserção de ancoragem dentro do referido primeiro pilar tubular, e

5. de um modo preferido, bloqueia-se a referida inserção de ancoragem dentro do referido primeiro pilar tubular através de um dispositivo de bloqueio, e

6. realiza-se a ligação dos referidos primeiro elemento de tubo rígido curvo e segundo elemento de tubo rígido curvo, e

7. termina-se a descida do referido tubo flexível apresentando uma porção terminal de flutuabilidade positiva, com a outra extremidade do referido tubo flexível suspenso num flutuador em subsuperfície, e

8. desloca-se e, seguidamente, fixa-se ou liga-se a outra extremidade do referido tubo flexível a um referido suporte flutuante.

Este método, de acordo com a invenção, é particularmente simples e, por conseguinte, vantajoso em termos de colocação. Esta simplicidade resulta do fato de a função de ancoragem na referida base ser satisfeita pela referida inserção de ancoragem, na face inferior do referido dispositivo de suporte e de ligação e por os momentos de flexão sofridos pela peça de transição de inércia serem absorvidos pelo primeiro pilar de ancoragem enfiado no fundo do mar e não pela referida base, de modo que é possível utilizar uma base com um peso e volume relativamente reduzidos.

Outras características e vantagens da presente invenção surgirão melhor à luz da descrição pormenorizada que se segue, feita de modo ilustrativo e não limitativo e recorrendo aos desenhos, nos quais:

- a figura 1 é uma vista lateral de uma instalação 1 de ligação fundo-superfície de acordo com a invenção compreendendo um tubo 9 rígido de tipo duto de interligação encaixado, na parte baixa, num primeiro pilar 6 que atravessa uma base 4 e ligada, na sua extremidade 9b superior, a um tubo 10 flexível flutuante sobre uma parte 10a terminal do seu comprimento, estando a outra extremidade do tubo ligado a um FPSO 12 (“Floating Production Storage Offloading”),

- a figura 2A é uma vista lateral da instalação 1 de ligação fundosuperfície na sua base durante a colocação a partir de um navio 20 de trabalho,

- a figura 2B é uma vista lateral da colocação de um referido primeiro pilar 6 de ancoragem numa base que suporta a extremidade de um tubo submarino repousado no fundo do mar,

- a figura 2C é uma vista lateral da extremidade inferior da duto de interligação 9 com uma peça 8 de transição de inércia ao nível da sua ligação com um dispositivo 5 de suporte e de ligação compreendendo uma inserção 5e tubular de ancoragem dentro do referido pilar 6 de ancoragem,

- a figura 3 é uma vista lateral da instalação da ligação fundosuperfície, durante a colocação, após engate da inserção 5e de ancoragem no pilar 6 de ancoragem,

- as figuras 3A e 3B representam, em vista lateral e em corte, duas variantes de base da ligação a um tubo repousado no fundo do mar de uma instalação de ligação fundo-superfície de acordo com a invenção,

- a figura 4 é uma vista em corte e em vista lateral de uma peça 8 de transição maciça em aço, de forma cônica, instalada na extremidade inferior da duto de interligação 9,

- as figuras 5A-5B-5C são vistas em corte e em vista lateral de uma versão preferida de realização de uma peça de transição constituída por empilhamentos de tubos de aço coaxiais, estando os interstícios preenchidos com materiais plásticos nas figuras 5B e 5C,

- a figura 6 é um diagrama que ilustra a variação da inércia das peças de transição de acordo com a figura 5C.

Na figura 1, representou-se uma instalação 1 de ligação fundosuperfície que liga um tubo 2 submarino repousado no fundo 3 do mar a um suporte 12 flutuante de tipo FPSO em superfície amarrado por linhas 12a de âncora.

Uma instalação de acordo com a invenção compreende, desde o suporte 12 em superfície até à uma base 4 no fundo do mar, os elementos seguintes:

a) um tubo 10 flexível compreendendo uma primeira parte 10b côncava que se estende desde a extremidade 10e do tubo flexível fixa ao suporte 12 flutuante até cerca de metade do tubo flexível, sob a forma de uma configuração em catenária mergulhante devida à sua flutuabilidade negativa, até um ponto de inflexão em 10d sensivelmente a metade de comprimento do tubo flexível, estendendo-se a parte 10a terminal desde o ponto 10d central de inflexão até à extremidade 10c do tubo flexível apresentando uma flutuabilidade positiva devido a uma pluralidade de flutuadores 10f, de um modo preferido, regularmente espaçados ao longo e em torno da referida porção 10a terminal de tubo flexível, e

b) um tubo 9 rígido ascendente de aço ou «duto de interligação vertical» equipada com meios de flutuabilidade, não representados, tais como semi-invólucros de espuma sintática repartidos, de um modo preferido, uniformemente sobre a totalidade ou parte do comprimento do referido tubo rígido e compreendendo, na sua extremidade inferior, uma peça 8 de transição de inércia equipada com uma primeira flange 9a de fixação na sua extremidade inferior. A primeira flange 9a de fixação é fixa a uma segunda flange 5a de fixação que constitui a parte superior de um dispositivo 5 de suporte e ligação, este mesmo ancorado a um primeiro pilar 6 solidário com a base 4 repousada no fundo do mar, permitindo o referido dispositivo 5 de suporte e ligação a ligação da extremidade inferior da duto de interligação 9 a um tubo 2 repousado no fundo do mar, como explicado a seguir.

A tubo flexível apresenta uma variação de curvatura contínua, em primeiro lugar côncava, na parte 10b com configuração de catenária mergulhante e, seguidamente, convexa na porção 10a terminal de flutuabilidade positiva com um ponto 10d de inflexão entre as duas, formando, assim, um S disposto num plano sensivelmente vertical.

A curva geométrica formada por um tubo de peso uniforme em suspensão sujeita à gravidade, denominada “catenária”, é uma função matemática de tipo cosseno hiperbólico (Coshx = (e^x + e ^x)/2, ligando a abcissa e a ordenada de um ponto qualquer da curva de acordo com as fórmulas seguintes:

y = R₀(cosh(x/R₀) - 1) R = Ro.(Y/Ro + 1)² nas quais:

- x representa a distância na direção horizontal entre o ponto de tangência horizontal e um ponto M da curva,

- y representa a altitude do ponto M (x e y são, por conseguinte, as abcissas e ordenadas de um ponto M da curva em relação a um sistema ortonormal cuja origem está no referido ponto de tangência)

- R_o representa o raio de curvatura no referido ponto de tangência horizontal.

- R representa o raio de curvatura no ponto M (x, y).

Assim, a curvatura varia ao longo da catenária desde a superfície (para uma catenária mergulhante) ou desde a sua parte terminal na extremidade superior da duto de interligação (para uma catenária invertida) onde o seu raio tem um valor máximo R_max, até ao ponto de tangência horizontal (que é o ponto baixo da catenária 10b mergulhante e o ponto elevado da catenária 10a invertida), onde o seu raio tem um valor mínimo R_m,_n (ou R_o na fórmula acima).

Em operação, tal como representado na figura 1, quando a parte superior do tubo 9 rígido está inclinada com uma inclinação y em relação à vertical ZZ', a extremidade 10c da porção 10a terminal da flutuabilidade positiva do tubo flexível permanece sensivelmente no alinhamento axial Z^Z' da extremidade 9b superior do tubo rígido 9, e em qualquer dos casos, em continuidade de variação de curvatura com a extremidade 9b superior do tubo rígido, a qual pode, igualmente, ser ligeiramente curvada. Entende-se aqui por «variação contínua de curvatura» que não há ponto singular no sentido matemático nesta variação de curvatura. Isto confere uma melhor resistência mecânica à fixação 11 estanque entre as dois tubos e permite evitar a aplicação de um dispositivo pescoço de cisne, tal como utilizado na técnica anterior.

O interesse deste tubo flexível é permitir, devido à sua porção 10b inicial mergulhante, amortecer as excursões dos suportes 12 flutuantes de forma a estabilizar a extremidade 10c do tubo flexível ligado a um tubo rígido ascendente da duto de interligação 1 vertical.

A extremidade da porção da parte 10c terminal flutuante do tubo flexível possui um primeiro elemento 11 de flange de fixação com a extremidade superior de um tubo rígido estendendo-se desde o fundo do mar encaixada ao nível de uma base 4 repousada no fundo do mar.

A duto de interligação 9 vertical é «esticada», por um lado, pela flutuabilidade da parte 10a terminal do tubo flexível mas, por outro lado e sobretudo, por flutuadores regularmente repartidos, pelo menos, sobre a parte 9b superior, de um modo preferido, ao longo de toda o tubo rígido, nomeadamente sob a forma de espuma sintática que serve, de um modo vantajoso e ao mesmo tempo, como sistema de isolamento e de flutuabilidade. Estes flutuadores e esta espuma sintática podem ser repartidos ao longo e em torno do tubo rígido sobre todo o seu comprimento ou, de um modo preferido, apenas sobre uma porção da sua parte superior.

Assim, se a base 4 se encontrar a uma profundidade de 2500 metros, a cobertura do tubo 1 rígido de espuma sintática pode limitar-se a um comprimento de 1000 m a partir da sua extremidade superior, o que permite utilizar uma espuma sintática que deve resistir a uma pressão inferior à que existiría se tivesse que resistir a pressões que vão até 2500 m e, por conseguinte, tendo um custo radicalmente reduzido em relação a uma espuma sintática devendo resistir à referida profundidade de 2500 m.

O tubo 1 rígido de acordo com a invenção é, por conseguinte, «esticada» sem aplicação de um flutuador em superfície ou subsuperfície, como na técnica anterior, o que limita os efeitos da corrente e da ondulação e, consequentemente, reduz radicalmente a excursão da parte elevada da duto de interligação vertical e, por conseguinte, os esforços na base da duto de interligação ao nível do encaixe.

Para dar ao conjunto da ligação fundo-superfície uma grande flexibilidade, exerce-se, de um modo vantajoso, uma tensão vertical sobre a fundação em função da altura de água de acordo com a formulação seguinte: F = kH, sendo F exprimido em toneladas, H exprimido em metros, k compreendido entre 0,15 > k > 0,05, de um modo preferido k » 0,1.

Se a flutuabilidade positiva for repartida sobre todo o comprimento do tubo rígido, representa, assim, de 50 a 150 Kg de impulso resultante por metro de tubo.

É repartida, de um modo preferido, continuamente, ao longo do tubo rígido, bem como ao longo a parte 10a terminal do tubo flexível. Sobre esta última, a distribuição faz-se, geralmente, através de boias 10f espaçadas umas das outras e distribuídas regularmente sobre a porção 10a, representando cada uma o equivalente de alguns metros do impulso necessário, por exemplo, para um espaçamento de 5 a 10 m, sendo o impulso resultante requerido para cada flutuador de 250 a 1500 Kg por flutuador.

Deve compreender-se que a flutuabilidade global corresponde ao que é geralmente chamado “Impulso de Arquimedes” ou “Peso Aparente” sobre cada uma das partes da ligação fundo-superfície: correspondendo, por um lado, à flutuabilidade requerida para contrabalançar o peso aparente respectivo do tubo rígido e do tubo flexível e, por outro lado, à flutuabilidade adicional necessária à aplicação de tensão que permite obter, assim, um impulso resultante vertical de 50 a 150 kg/m como descrito anteriormente.

Procedendo assim, e sendo a flutuabilidade global ao nível da transição entre tubo rígido e tubo flexível sensivelmente constante, resulta uma continuidade de variação de curvatura entre a extremidade superior do referido tubo rígido e a extremidade d referido tubo flexível que lhe está ligada, sem ponto singular, no sentido matemático do termo.

O duto de interligação a tubo 10 flexível e a ligação das flanges 9a, 5a de fixação entre a extremidade inferior na peça 8 de transição de inércia e o dispositivo 5 de suporte de ligação, dão origem a ligações estanques entre os tubos em causa.

A base 4 repousada no fundo do mar suporta um primeiro elemento 2a de tubo terminal curvo ou arqueado do referido tubo repousado no fundo 2 do mar. Este primeiro elemento 2a de tubo terminal curvo ou arque25 ado compreende, na sua extremidade, uma primeira parte macho ou fêmea de um conector 7b automático, que está separada, lateralmente, em relação a um orifício 4a de passagem da referida base, mas posicionada de modo fixo e determinado em relação ao eixo ZZ' do referido orifício.

O dispositivo 5 de suporte e de ligação suporta um segundo elemento 5b de tubo rígido curvo compreendendo, na sua extremidade superior, a referida segunda flange 5a de fixação e, na sua extremidade inferior, uma segunda parte fêmea ou macho de um conector automático 7a, complementar da parte 7b.

Um primeiro pilar 6 tubular de ancoragem é descido desde um navio 20 de instalação em superfície e, seguidamente, enfiado, de um modo preferido, por meio de pancadas aplicadas de modo conhecido, através de um orifício 4a que atravessa verticalmente, de um lado ao outro, a base 4 até que uma excrescência 6a periférica na extremidade superior do referido primeiro pilar 6 coopere com uma forma 4c complementar na parte superior do referido orifício 4a da base. O orifício 4a é ligeiramente maior que o primeiro pilar 6 para o deixar deslizar livremente. E quando a aplicação de pancadas ao primeiro pilar é terminada, a base 4 encontra-se, assim, pregada ao solo sem se poder deslocar lateralmente, nem girar em torno de um qualquer eixo horizontal.

Eventualmente, prevê-se uma pluralidade de orifícios e referidos primeiros pilares 6.

No método de colocação de uma instalação de ligação fundosuperfície de acordo com a invenção, a primeira etapa consiste em fazer descer até ao fundo do mar, desde a superfície, a referida base equipada com o referido primeiro elemento 2a de tubo terminal do tubo repousado no fundo do mar. Após ancoragem da referida base por um referido primeiro pilar 6, realiza-se a ancoragem da peça 8 de transição na extremidade inferior do duto de interligação vertical por fixação sobre o dispositivo 5 de suporte e ligação, ele mesmo ancorado na referida base, formando, assim, um encaixe rígido da extremidade inferior do duto de interligação vertical.

O dispositivo 5 de suporte e de ligação é constituído por elemen26 tos 5c de estrutura rígida e de reforço que suportam a referida segunda flange 5a de fixação e o referido segundo elemento 5b de tubo rígido curvo, assegurando os referidos elementos 5c de estrutura rígida, igualmente, a ligação entre a referida segunda flange 5a de fixação e uma placa 5d inferior que suporta, na face inferior, um segundo pilar 5e tubular designado inserção tubular de ancoragem.

Quando a base 4 é ancorada no fundo 3 do mar, como representado na figura 2A, fabricam-se, a bordo do navio 20 de superfície, os diversos elementos de ligação fundo-superfície, nomeadamente a união de troços constituídos por uma pluralidade de elementos de tubos convencionais, que são progressivamente descidos. Desce-se, em primeiro lugar, o referido dispositivo 5 ligado de modo estanque à extremidade inferior do duto de interligação 9 vertical através da peça 8 de transição cônica 8 e, seguidamente, a integralidade do duto de interligação vertical equipada com os seus elementos de flutuabilidade e, por último, o tubo de ligação flexível equipado com os seus elementos de flutuabilidade fixa na continuidade direta da extremidade superior do duto de interligação 9 vertical.

A montagem e a instalação do tubo 9 rígido faz-se de modo clássico, desde o navio 20, por união de elementos de tubos unitários ou troços de elementos unitários armazenados no navio 20 de superfície e descidos progressivamente de acordo com uma técnica conhecida do versado na técnica e descrita, nomeadamente, em pedidos de patentes anteriores em nome da requerente, a partir de um navio de instalação em J.

Quando a integralidade do tubo 9 rígida foi fabricada e descida até ao fundo do mar, liga-se, de modo conhecido, por exemplo, através de flanges 11, a extremidade superior do tubo 9 à extremidade de um tubo 10 flexível, a qual, à medida que é desenrolado desde o navio 20 de instalação se apresenta, em primeiro lugar, na forma vertical, como representado na figura 2A, devido ao facto de flutuar, pelo menos, na sua parte 10a terminal, pelos elementos 10f de flutuabilidade regularmente repartidos sobre a porção 10a terminal.

Deve salientar-se, igualmente, que o tubo 9 rígido de aço pode ser, de modo conhecido, um tubo de tipo Pipe-in-Pipe compreendendo um sistema de isolamento no espaço anelar entre os dois tubos coaxiais constituintes do duto de interligação 9 e, além disso, um sistema de isolamento, tal como espuma sintáctica que serve como sistema de flutuabilidade, como descrito acima.

Quando a extremidade inferior da inserção 5e tubular de ancoragem apresentando, de um modo preferido, uma forma ligeiramente cônica 5f é posicionada na proximidade e sobranceira ao orifício 4a da base 4, dirige-se, de um modo vantajoso, a referida inserção 5e tubular de ancoragem, mais precisamente, devido a um submarino automático ou «ROV» 20a pilotado desde a superfície. A referida inserção 5e tubular com um comprimento de 10 a 15 m reentra, então, naturalmente e devido ao seu próprio peso, no referido primeiro pilar tubular de ancoragem enfiado no fundo do mar sobre uma profundidade de 30 a 70 m.

O diâmetro externo da inserção 5e tubular de ancoragem pode ser ligeiramente inferior ao diâmetro interno do primeiro pilar 6, por exemplo, inferior em 5 cm, o que facilita a orientação da inserção 5 tubular dentro do referido primeiro pilar 6, impedindo, ao mesmo tempo, os movimentos transversais num plano horizontal depois da inserção 5 tubular estar completamente inserida, como representado na figura 3.

Neste momento, um ferrolho 4b, representado em posição retraída na figura 2A, é deslocado em posição engatada, como nas figuras 1 e 3, de modo a bloquear a placa 5d superior da inserção 5e tubular, dentro do referido primeiro pilar 6, impedindo, assim, qualquer deslocação para cima do conjunto 1 de ligação fundo-superfície que se encontra encaixado através do dispositivo 5 de suporte de ligação no primeiro pilar 6 solidário com a referida base 4.

Depois de o ferrolho 4b ter sido engatado, termina-se o desenrolamento dp tubo flexível, como representado na figura 3, e liga-se a extremidade superior do tubo flexível a uma bóia 21 provisória de subsuperfície, estando a mesma ligada a um corpo morto 21b repousado no fundo do mar por um cabo 21a.

Procedendo assim, pré-instala-se, de um modo vantajoso, a integralidade da ligação 1 fundo-superfície antes da colocação do FPSO 12, o que facilita em muito as operações.

Depois de o suporte 12 flutuante estar posicionado à superfície, recupera-se a extremidade 10e do tubo 10 flexível que se vai, então, ligar ao referido suporte 12 flutuante FPSO, como representado na figura 1 e recupera-se a bóia 21 provisória, bem como o seu corpo morto 21b e o seu cabo 21a de ancoragem.

A inserção 5e tubular transmite ao referido primeiro pilar 6 tubular os momentos de flexão devidos aos esforços de cisalhamento e transversais sofridos ao nível do encaixe da peça 8 no dispositivo 5.

O sistema de fixação da extremidade superior do tubo 9 rígido com o tubo 10 flexível e a aplicação de tensão aos referidos tubos confere uma maior estabilidade à extremidade superior do tubo 9 rígido com uma variação angular y que não excede, em operação, os 5^o.

Assim, foi possível, de acordo com a presente invenção, realizar um encaixe rígido da extremidade inferior do tubo 9 rígido de aço à base 4 através do dispositivo 5 de suporte de ligação. Para o efeito, o elemento de tubo terminal inferior do tubo 9 rígido compreende uma peça 8 de transição cônica cuja inércia, em seção transversal, aumenta progressivamente desde um valor sensivelmente idêntico à inércia do elemento de tubo 9 do duto de interligação ao qual está ligada, na parte elevada estreita da peça 8 de transição, até um valor de 3 a 10 vezes superior ao nível da sua parte baixa ligada à referida primeira flange 9a de fixação. O coeficiente de variação de inércia depende, essencialmente, do momento de flexão que deve suportar o duto de interligação vertical ao nível da referida peça de transição, sendo o referido momento função da excursão máxima da parte superior do tubo 9 rígido de aço, por conseguinte, do ângulo y. Para realizar esta peça 8 de transição utilizam-se aços de elevado limite elástico e, em casos extremos de tensão, pode ser-se levado a fabricar peças 8 de transição em titânio.

Na figura 4, representou-se uma peça 8 de transição cilindrocônica apresentando uma espessura variável que aumenta progressivamen29 te desde a parte 81 elevada estreita até à parte 82 baixa mais espessa com um diâmetro interno constante correspondente ao diâmetro interno de um tubo rígido convencional e, em qualquer caso, ao diâmetro interno do referido segundo elemento 6 de tubo rígido.

Numa versão preferida da invenção, representada em corte e em vista lateral nas figuras 5A-5B-5C, a peça 8 de transição é constituída por um elemento 8a de tubo principal de aço, de um modo preferido, com um diâmetro di interno idêntico ao da seção principal do tubo 9 e, de um modo preferido, com uma espessura igual ou ligeiramente superior à da referida seção principal do referido tubo 9 e, de um modo preferido, com uma espessura igual à do referido segundo elemento 5b de tubo curvo. Para obter um aumento da inércia, à medida que há uma aproximação da flange 9a de encaixe, dispõe-se de uma sucessão de elementos (8b-8d) de tubos coaxiais de alturas (h₂, h₃, h₄) decrescentes, tendo cada um dos referidos elementos de tubos coaxiais um diâmetro (d₂- d₄) interno superior ao diâmetro DtD3 externo do elemento de tubo coaxial precedente que contém e um comprimento ou altura inferior ao comprimento do elemento de tubo precedente, ou seja, o elemento de tubo que contém ou que cobre e uma espessura função do aumento de rigidez pretendido.

Assim, na figura 5A, representou-se uma peça 8 de transição compreendendo um primeiro elemento 8a de tubo interno e três elementos 8b-8c-8d de tubo de reforço coaxiais com diâmetros d₂-d₃-d₄ crescentes e comprimentos h₂-h₃-h₄ decrescentes, sendo cada dos referidos elementos de tubo coaxiais solidário, na sua extremidade inferior, com a mesma referida primeira flange 9a. Para assegurar uma variação sensivelmente contínua da inércia entre a parte elevada de inércia reduzida da peça 8 de transição e a parte baixa de forte inércia situada na ligação com a flange 9a, injeta-se, de um modo vantajoso, nos espaços anelares entre os referidos elementos de tubos coaxiais, um material 8e elastõmero, de um modo preferido, tal como um poliuretano, cuja dureza é ajustada para obter a variação de rigidez pretendida, nomeadamente, uma dureza shore de A50 a D70.

Pode ser suficiente injetar o referido material 8e rígido apenas nos interstícios anelares entre os elementos de tubo coaxiais, como representado na figura 5C. Mas, de acordo com a invenção, instala-se um molde de modo a obter uma peça cilindro-cônica, tal como representado na figura 5B, o que permite efetuar, numa só operação, o reforço da peça de transição e a sua proteção no que diz respeito à agressão do meio externo por um revestimento externo que lhe confere, assim, uma forma cilindro-cônica com uma transição de inércia regular e contínua. Tem que se ter cuidado para não cobrir com resina termoendurecível a parte superior da peça de transição ao longo de um comprimento de 20 a 50cm de modo a poder uní-la, a bordo do navio 20 de instalação, por soldadura, à extremidade inferior do tubo 9 rígido.

Compreende-se que, para fabricar a peça 8 de transição de acordo com a invenção, se procede do seguinte modo:

- solda-se a extremidade inferior do primeiro elemento 8a de tubo principal de maior comprimento à flange 9a, e

- insere-se, em torno do referido primeiro elemento 8a de tubo principal, um primeiro elemento 8b de tubo de reforço coaxial cuja extremidade inferior é soldada à mesma flange 9a, e

- insere-se o segundo tubo 8c de reforço em torno do primeiro elemento 8b de tubo de reforço e solda-se a sua extremidade inferior à flange 9a, e

- insere-se um terceiro elemento 8d de tubo de reforço de menor altura em torno do segundo elemento 8c de tubo de reforço e solda-se a sua extremidade inferior à flange 9a, e

- injeta-se um material termoplástico ou termoendurecível entre os diversos elementos de tubos e, se for caso disso, reveste-se a sua superfície externa através de um molde cilindro-cônico para obter a rigidez e variação de inércia e proteção contra a corrosão pretendidos.

Na figura 6, representou-se o diagrama I de variação da inércia, em ordenadas, entre a flange 9 e a extremidade superior da peça 8 de transição das figuras 5B e 5C. A escada 30 a tracejado representa a variação da seção em aço na ausência de material de cobertura e enchimento ao nível de cada um dos elementos de tubos de reforço. As curvas 31-32-33 representam a variação da inércia (ΣΕΙ) da peça 8 de transição das figuras 4 e 5C em função do seu comprimento, de acordo com o tipo de material de enchimento. A curva 33, de forma parabólica, é obtida com um material de enchimento do tipo poliuretano de dureza shore A90 ou A95 e constitui uma versão preferida da invenção. A curva 31 é obtida com um material muito mais duro, tal como um cimento de desempenho muito elevado, sozinho ou em combinação com uma carga pulverulenta, tal como areia.

A curva 32 intermédia corresponde à peça de transição em aço da figura 4.

A aplicação de um mesmo material de enchimento e material de cobertura de acordo com o perfil cilindro-cônico da figura 5B de tipo poliuretano, tal como descrito previamente, de um modo preferido, de dureza A90 ou A95, aproxima-se mais da curva 32 que das curvas 31 e 33 e constitui, por conseguinte, a versão preferida da invenção em termos de variação de inércia.

A título de exemplo, uma peça de transição de 18 m de comprimento hi é realizada através de uma flange 9a de 200 mm de espessura sobre a qual se solda um elemento 8a de tubo principal com um diâmetro externo di = 323,85 mm, espessura de 20,6 mm e comprimento hi = 18 m, um primeiro reforço 8b coaxial com um diâmetro externo d₂ =457,20 mm, espessura de 12,7 mm e comprimento h₂ = 12m, um segundo reforço 8c coaxial com um diâmetro externo d₃ =609,6 mm, espessura de 6 mm e comprimento h₃ = 6 m. Seguidamente, faz-se uma cópia de molde de tudo, quer em posição vertical, quer em posição oblíqua com uma inclinação de 5 a 30% para facilitar o enchimento e evitar os vazios, através de uma resina de poliuretano 8e de dureza shore A90 ou A95. O espaço entre o primeiro 8a tubo e o primeiro reforço 8b é de 53,98 mm e o espaço entre o segundo reforço e o primeiro reforço é de 70,2 mm. O aumento da inércia é, sensivelmente, de um fator k=3 ao nível do primeiro reforço 8b e de um fator k=5 ao nível do segundo reforço 8c. Aquando do vazamento, efetuam-se, de um modo vantajoso, ciclos de depressão no molde durante o enchimento de modo a eliminar ao máximo as bolhas de ar indesejáveis. Com efeito, pelo facto de a peça de transição ir ser instalada a muito grande profundidade, a pressão hidrostática pode ter efeitos prejudiciais no funcionamento mecânico global após um desmoronamento sobre si própria das referidas bolhas devido à referida pressão que é sensivelmente de 10 MPa por fracção de 1000 m de água.

Na figura 3A, descreveu-se a invenção com uma base 4 colocada ao mesmo tempo que o tubo submarino repousado no fundo, sendo a referida base estabilizada por um primeiro pilar 6 que a atravessa. Mas permanece-se no espírito da invenção se se considerar, como na figura 3B, uma base 4 constituída por uma âncora por sucção, apresentando um orifício, de um modo preferido circular, integrado na referida âncora por sucção e desempenhando o papel de pilar 6 e apta a receber a inserção 52 de ancoragem. Assim, o dispositivo 5 de suporte e ligação na extremidade inferior da ligação fundo-superfície encontra-se diretamente encaixado na âncora por sucção cujo peso atinge 25 a 50 toneladas para um diâmetro de 3 a 5 m e uma altura de 20-25 m. Nesta configuração, o tubo 2 submarino é colocada de modo independente e necessita, consequentemente, de um tubo 7 de junção fabricada a pedido após instalação da ligação fundo-superfície e do tubo 2 submarino. O referido tubo 7 de junção necessita, então, de dois conectores 7a-7ai, 7b_r7b automáticos, um em cada uma das suas extremidades, enquanto a versão descrita recorrendo à figura 3A necessita apenas de um só conector 7a-7b automático.

A invenção foi descrita numa versão preferida fabricada e simultaneamente instalada no local a partir de um navio 20 de instalação, mas permanece-se no espírito da invenção com uma pré-fabricação do conjunto completo num estaleiro em terra, sendo o conjunto rebocado seguidamente, sensivelmente na horizontal, até ao local e, seguidamente e por último, virado com vista à inserção da inserção 5e de ancoragem no primeiro pilar 6 tubular.

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Instalação de ligação fundo-superfície, nomeadamente a grande profundidade, superior a 1000 m, compreendendo:

   a - pelo menos, um tubo rígido ascendente, sensivelmente vertical, designado duto de interligação vertical (9), fixa na sua extremidade inferior a um dispositivo de ancoragem (4, 5, 6) no fundo do mar (3), e b - pelo menos, um tubo de ligação flexível (10) que assegura a ligação entre um suporte flutuante (12) e a extremidade superior do referido duto de interligação vertical (9), c - uma extremidade do referido tubo flexível é ligada diretamente, de um modo preferido, por um sistema de flanges (11), na extremidade superior do referido duto de interligação vertical (9), caracterizada pelo fato de que:

   - a extremidade inferior do referido duto de interligação vertical compreende um elemento de tubo terminal que forma uma peça de transição de inércia (8) cuja variação da inércia é tal que a inércia do referido elemento de tubo terminal, na sua extremidade superior, é sensivelmente idêntica à do elemento de tubo da seção principal do duto de interligação vertical à qual está ligado, aumentando a referida inércia do elemento de tubo terminal (8), progressivamente, até à extremidade inferior da referida peça de transição de inércia, compreendendo uma primeira flange de fixação (9a) que permite o encaixe (5a-5e) da extremidade inferior do referido duto de interligação vertical ao nível do referido dispositivo de ancoragem (4, 5, 6) no fundo do mar (3), e

   - uma parte terminal (10a) do tubo flexível, no lado da sua junção à extremidade superior do referido duto de interligação, apresentar uma flutuabilidade positiva e, pelo menos, a parte superior (9b) do referido duto de interligação vertical apresentar, igualmente, uma flutuabilidade positiva, de modo que as flutuabilidades positivas da referida parte terminal (10a) do tubo flexível e da referida parte superior (9a) do duto de interligação vertical permitem a aplicação de tensão ao referido duto de interligação numa posição sensivelmente vertical e o alinhamento ou a continuidade de curvatura

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2. 2 entre a extremidade da referida parte terminal (10a) do tubo flexível e a parte superior (9b) do referido duto de interligação vertical ao nível da sua ligação, sendo a referida flutuabilidade positiva introduzida por uma pluralidade de flutuadores periféricos coaxiais (10f), regularmente espaçados e/ou por um revestimento contínuo de material de flutuabilidade positiva, e

   - a referida parte terminal (10a) de tubo flexível (10) apresentando uma flutuabilidade positiva se estender por uma parte do comprimento total do tubo flexível, tal como o tubo flexível apresentar uma configuração em S, apresentando uma primeira porção (10b) de tubo flexível do lado do referido suporte flutuante (12) uma curvatura côncava na forma de catenária com configuração de catenária mergulhante e apresentando a referida parte terminal restante do referido tubo flexível (10a) uma curvatura convexa em forma de catenária invertida devido à sua flutuabilidade positiva, estando a extremidade (10c) da referida parte terminal de tubo flexível (10b), ao nível da extremidade superior do referido duto de interligação, situada por cima e, de um modo preferido, sensivelmente no alinhamento do eixo (Z1Z1) do referido duto de interligação, na sua extremidade superior (9b).

   2. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por:

   - a referida flutuabilidade positiva ser repartida, regular e uniformemente, sobre o conjunto do comprimento da referida parte terminal (10a) de tubo flexível e sobre, pelo menos, a referida parte superior (9b) de tubo rígido, de um modo preferido, sobre todo o comprimento do referido tubo rígido de modo a obter um impulso resultante vertical de 50 a 150 Kg/m no conjunto do comprimento do referido tubo rígido e comprimento da referida parte terminal de tubo flexível, e

   - o referido tubo flexível (10) apresentar uma flutuabilidade positiva (10a) por um comprimento correspondente de 30 a 60% do seu comprimento total, de um modo preferido, metade do seu comprimento total.
3. 3. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por:

   - o referido duto de interligação vertical (9) estar ligado, pela sua

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   3 extremidade inferior, a, pelo menos, um tubo repousado no fundo do mar (2), e

   - o referido dispositivo de ancoragem (4, 5, 6) compreender um dispositivo de suporte (5) e de ligação fixo a uma base (4) colocada e ancorada (6) no fundo do mar (3), e

   - o referido tubo repousado no fundo do mar (2) compreender um primeiro elemento de tubo rígido terminal (2a), solidário com a referida base (4) repousada no fundo do mar (3) e o referido primeiro elemento de tubo terminal ser mantido estacionário em relação à referida base, com, na sua extremidade, uma primeira parte de elemento de ligação (7b), de um modo preferido, um elemento macho ou fêmea de um conector automático, e

   - a referida primeira flange de fixação (9a) na extremidade inferior da referida peça de transição de inércia (8) estar fixa a uma segunda flange de fixação (5a) na extremidade de um segundo elemento de tubo rígido curvo (5b), solidário com o referido dispositivo de suporte e de ligação (5a5e) fixo na referida base (4) e suportando, de modo fixo e rígido, o referido segundo elemento de tubo rígido curvo (5b), cuja outra extremidade compreende uma segunda parte de elemento de ligação (7a) complementar da referida primeira parte de elemento de ligação (7b) e ligada a esta quando o referido elemento de suporte e de ligação (5a-5e) é fixo à referida base.
4. 4. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por:

   - a referida base (4) ser ancorada no fundo do mar (3) por um primeiro pilar tubular (6) que passa através de um orifício que atravessa (4a) a referida base, sendo o referido primeiro pilar (6) enterrado no solo no fundo do mar (3) e cooperando a sua parte superior (60) com a base de modo a permitir a ancoragem da referida base, e

   - o referido dispositivo de suporte e ligação (5a-5e) suportando o referido segundo elemento de tubo rígido curvo (5b) compreender um segundo pilar tubular, designado inserção tubular de ancoragem (5e), inserido dentro do referido primeiro pilar tubular de ancoragem da referida base, compreendendo a referida base um dispositivo de bloqueio (4a) que retém a

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   4 referida inserção tubular de ancoragem (5e) dentro do referido primeiro pilar tubular (2b) no caso de tração do referido segundo pilar tubular (5e) para cima.
5. 5. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por os referidos primeiro e segundo pilares serem uniões de elementos unitários convencionais de tubos rígidos, ou porções de elemento unitário de tubos rígidos, sendo o referido segundo pilar mais curto que o referido primeiro pilar.
6. 6. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada por a referida inserção tubular de ancoragem (5e) ser posicionada no eixo da referida peça de transição de inércia (8) e o referido segundo elemento de tubo rígido (5b) suportado pelo referido dispositivo de suporte e de ligação (5a-5e) ser arqueado ou curvo de modo a que a referida primeira parte de elemento de ligação (7a) do tipo conector automático esteja separada lateralmente do resto do referido dispositivo de suporte e de ligação (5) e a referida segunda parte de elemento de ligação (7b) do tipo conector automático, na extremidade do referido primeiro elemento de tubo rígido terminal (2a) do referido tubo repousado no fundo do mar (3), solidária com a referida base (4), esteja igualmente separada do orifício (4a) da referida base e do referido dispositivo de suporte e ligação (5) cuja referida inserção de ancoragem está inserida dentro do referido primeiro pilar de ancoragem (6).
7. 7. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por o referido elemento de tubo de transição de inércia (8) apresentar uma forma cilindro-cônica em que:

   - a extremidade superior mais fina da peça de transição apresenta um diâmetro interno (d1) e uma espessura sensivelmente iguais ao diâmetro interno e espessura da extremidade inferior do referido duto de interligação vertical, à qual está fixa, e

   - a extremidade inferior da peça de transição, do lado da referida primeira flange de fixação (9a), apresenta um diâmetro interno (d1) sensi

   Petição 870190039326, de 26/04/2019, pág. 9/18 velmente igual ao da extremidade inferior do referido duto de interligação vertical, mas uma espessura (Ü4-di) superior, preferencialmente de 3 a 10 vezes a da extremidade inferior do referido duto de interligação vertical.
8. 8. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com a rei-

   5 vindicação 6 ou 7, caracterizada por o referido elemento de tubo terminal de transição de inércia (8) compreender um elemento de tubo rígido principal (8a) e, pelo menos, uma, de um modo preferido, uma pluralidade (n) de elementos de tubo de reforço coaxiais (8b-8d) dispostos coaxialmente em relação ao referido elemento de tubo principal (8a), apresentando cada referido 10 elemento de tubo de reforço (8b-8d) um diâmetro interno (di+1) superior ao diâmetro externo (D1, Di) do elemento de tubo principal e, quando apropriado, ao(s) outro(s) elemento(s) de tubo de reforço que contém, sendo os diferentes elementos de tubo principal (8a) e o(s) elemento(s) de tubo de reforço (8b-8d) posicionados com uma das suas extremidades situada no mesmo 15 nível segundo a direção do eixo de simetria (Z1Z1) dos referidos elementos de tubo e apresentando cada referido elemento de tubo de reforço (8b-8d) um comprimento (hi-1, com i = 2 a n) inferior ao h1 do elemento de tubo principal e, quando apropriado, ao dos outros elementos de tubo de reforço (hi+1) que contém, estando os espaços anulares (Di—di+1) entre os diferentes ele20 mentos de tubo preenchidos com um material de enchimento sólido (8e) e sendo os diferentes elementos de tubo principal (8a) e tubo de reforço coaxiais (8b-8d) fixos a uma mesma placa inferior (9a) constituída por uma referida primeira flange de fixação (9a).
9. 9. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com a rei25 vindicação 8, caracterizada por:

   - o referido espaço anular ser totalmente preenchido com um mesmo material sólido de enchimento compreendendo, de um modo preferido, um material elastômero, ainda, de um modo preferido, à base de poliuretano, apresentando uma dureza shore superior ou igual a A50, ainda, de um

   30 modo preferido, de A50 a D70 e

   - o referido elemento de transição de inércia estar coberto por um material de cobertura elastômero resistente à corrosão, de um modo prePetição 870190039326, de 26/04/2019, pág. 10/18

   6 ferido, de tipo poliuretano, apresentando o referido elemento de tubo terminal de transição de inércia uma forma sensivelmente cilindro-cônica devido ao seu revestimento pelo referido material de cobertura.
10. 10. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizada por o referido material de cobertura e o referido material de enchimento compreenderem um mesmo material elastomérico, de um modo preferido, à base de poliuretano, de um modo preferido, compreendendo o referido material sólido de enchimento um poliuretano de dureza shore A90 ou A95.
11. 11. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com a reivindicação 8 ou 10, caracterizada por o referido material de enchimento compreender um elastômero carregado com material particulado, de um modo preferido, areia.
12. 12. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizada por o comprimento do referido elemento de tubo principal (8a) ser de 10 a 50 m, de um modo preferido, de 20 a 30 m e compreende 2 ou 3 dos referidos elementos de reforço coaxiais (8b-8d).
13. 13. Instalação de ligação fundo-superfície, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizada por os referidos elemento de tubo principal (8a) e elementos de tubo de reforços coaxiais (8b-8d) serem constituídos, cada, pela totalidade ou parte de um elemento unitário de tubo convencional, nomeadamente tubo submarino convencional em aço, ou constituídos, cada, por vários elementos unitários de tubo convencional montados topo a topo e, de um modo preferido, mantidos coaxialmente por cunhas de centragem repartidas regularmente ao longo da sua direção longitudinal e sobre a seção circular nos seus espaços anulares.
14. 14. Método de colocação no fundo (3) do mar de uma instalação de ligação fundo-superfície como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por compreender as etapas sucessivas seguintes nas quais:

    1. desce-se, até ao fundo do mar (3), um referido dispositivo (5)

    Petição 870190039326, de 26/04/2019, pág. 11/18 de ancoragem, e

    2. desce-se um tubo rígido (9) constituindo um duto de interligação vertical, diretamente fixa, na sua extremidade superior, a uma extremidade (10c) do referido tubo flexível (10) apresentando uma porção terminal (10a) de flutuabilidade positiva, sendo a outra extremidade (10e) do referido tubo flexível (10) suspensa por um flutuador em subsuperfície (21), e

    3. fixa-se a extremidade inferior da referida peça de transição (8) por encaixe ao nível do referido dispositivo de ancoragem (5), e

    4. desloca-se a extremidade (10e) do referido tubo flexível suspenso no referido flutuador e fixa-se ou liga-se a mesma a um referido suporte flutuante (12).
15. 15. Método de acordo com a reivindicação 14, para colocar uma instalação de ligação fundo-superfície como definido em qualquer uma das reivindicações 3 a 14, caracterizado por compreender as etapas sucessivas seguintes, nas quais:

    1. desce-se, até ao fundo do mar (3), uma referida base (4) solidária com um referido primeiro elemento de tubo rígido (2a), compreendendo a referida base (4) um orifício de passagem (4a), e

    2. desce-se até ao fundo do mar (3) um referido primeiro pilar tubular de ancoragem (6) que se enterra no fundo do mar (3) através do referido orifício (4a) da base, para ancorar a referida base no fundo do mar (3), e

    3. desce-se até ao fundo do mar (3), desde um navio de superfície (20), o referido tubo rígido (9) constituindo o referido duto de interligação vertical, diretamente fixa, na sua extremidade superior, o referido tubo flexível, sendo a referida peça de transição (8), na extremidade inferior do referido duto de interligação, fixa a um referido dispositivo de suporte e de ligação (5), suportando um referido segundo elemento de tubo rígido curvo (5b), bem como uma referida inserção (5e) de ancoragem, e

    4. fixa-se o referido dispositivo de suporte e de ligação (5) à referida base inserindo a referida inserção de ancoragem (5e) dentro do referido primeiro pilar tubular (6), e

    Petição 870190039326, de 26/04/2019, pág. 12/18

    5. de um modo preferido, bloqueia-se a referida inserção de ancoragem (5e) dentro do referido primeiro pilar tubular (6) através de um dispositivo de bloqueio (4b), e

    6. realiza-se a ligação dos referidos primeiro elemento de tubo rígido (5b) e segundo elemento de tubo rígido curvo (2a) e

    7. termina-se a descida do referido tubo flexível apresentando uma porção terminal de flutuabilidade positiva, com a outra extremidade (10e) do referido tubo flexível suspensa num flutuador em subsuperfície (21), e

    8. desloca-se e, seguidamente, fixa-se ou liga-se a outra extremidade (10e) do referido tubo flexível a um referido suporte flutuante (12).