BRPI0912068B1

BRPI0912068B1 - Método e sistema para armazenamento, enrolamento e distribuição de uma tubulação

Info

Publication number: BRPI0912068B1
Application number: BRPI0912068-8A
Authority: BR
Inventors: Michael W. N. Wilson
Original assignee: Michael W. N. WILSON
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2019-10-01
Also published as: NO340157B1; GB2475009B; MY159807A; NO20110311A1; WO2010017398A1; US7927040B2; BRPI0912068A2; GB2475009A; GB201103857D0; US20100034591A1; BRPI0912068A8

Abstract

método e sistema para armazenamento, enrolamento e distribuição de uma tubulação a presente invenção refere-se, em geral, a tubulações e, mais particularmente, diz respeito ao armazenamento, à entrega e à bobinagem de tubulações que foram pré-montadas para serem assentadas em um local remoto, como tubulações submarinas usadas em sistemas de produção de poço marítimos. o método para o armazenamento de uma tubulação (l), acima de uma área geométrica selecionada (200), sendo que o método compreendendo as etapas de: selecionar um raio de flexão mínimo (209) da tubulação (l); determinar um comprimento máximo para a tubulação (l); definir uma trajetória linear de enroscamento fixa (203) em um espaço vertical acima da área geométrica selecionada (200), sendo que a trajetória (203) possui voltas de raios maiores que o raio de flexão mínimo (209) selecionado da tubulação (l), e um comprimento maior que o comprimento máximo determinado para a tubulação (l); e executar um trajeto da tubulação (l) pela trajetória de enroscamento fixa (203) até que toda a tubulação (l) esteja na trajetória de enroscamento (203).

Description

“MÉTODO E SISTEMA PARA ARMAZENAMENTO, ENROLAMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE UMA TUBULAÇÃO”

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se, em geral, a tubulações e, mais particularmente, diz respeito ao armazenamento, à entrega e à bobinagem de tubulações que foram pré-montadas para serem assentadas em um local remoto, como tubulações submarinas usadas em sistemas de produção de poço marítimos.

Fundamentos da Invenção [002] A primeira tubulação marítima foi assentada no Golfo do México em 1954 com o uso de métodos de assentamento de tubo com base em terra convencional no mar. Conforme observado na Figura 1, os dutos K são formados através de soldagem em terra de duas ou três seções de tubo P revestindo e testando as soldas. Os dutos K são, então, carregados sobre barcos relativamente pequenos B para entrega a um local navegável no mar, como uma barcaça ou embarcação. Lá, os dutos K são soldados extremidade à extremidade entre si em uma orientação horizontal e essas novas soldas são revestidas e testadas para liberação no mar, um duto de cada vez, sendo que é um processo de “camada em S“ tediosamente vagaroso, em que “S” descreve o trajeto da tubulação à medida que deixa o local de flutuação. Essa aplicação no mar de método convencional com base em terra permanece em uso atualmente, mas, primeiramente devido às possibilidades aumentadas de falha de tubulação resultantes do trajeto de liberação de tubulação de “camada em S”, é usada, em geral, somente para assentar o tubo em águas menos profundas, a menos de 1000' de profundidade. Supondo-se que a profundidade da água é rasa, a barcaça ou embarcação no mar também pode ser relativamente pequena devido ao fato de que o comprimento e o peso do tubo a bordo em qualquer momento é mínimo. Porém, o tempo de união do duto pode ser de 20 minutos a 2 horas

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2/27 por junta, dependendo dos materiais, dimensões, procedimentos de soldagem, temperaturas de interpasse, revestimentos, liners, aplicações de tubo-em-tubo e considerações relacionadas.

[003] Ao final da década de 60, sistemas de tubulação à base de bobinagem começaram a ser usados. De acordo com o método à base de bobina, observando-se a Figura 2, os dutos K ou seções de tubo P são entregues a uma instalação em terra próxima ao ponto de ancoragem em que são individualmente unidos e enrolados sobre um S de bobina a bordo da embarcação. Esse também é um processo tediosamente vagaroso já que o enrolamento deve ser interrompido a cada junta enquanto os dutos K ou seções de tubo P são soldados, revestidos e testados. As seções de tubo P são tipicamente de pequenos comprimentos, talvez 40', e os dutos K um tanto mais longos, talvez em um comprimento de 0,8 km (meia milha). Em um caso recente, um local linear com comprimento de 2km (1,25 milhas) foi especialmente construído a um custo de aproximadamente $30.000.000. As tubulações enroladas L têm, com freqüência, um cumprimento de 9,6km (seis milhas) ou mais, dependendo do diâmetro do tubo e da espessura da parede. Como resultado, navios V consideravelmente maiores e mais dispendiosos são exigidos para transportar a bobina S para um local de assentamento de tubulação no mar. Ademais, o navio portador de bobina V é projetado e seu equipamento de suporte é posicionado de modo que a tubulação L completa seja dispensada sobre a popa do navio V à medida que percorre o trajeto. Como resultado, esses navios portadores de bobina V também exigem carregamento de popa. Portanto, os mesmos devem ser atracados substancialmente pela popa no porto para receber a tubulação L a partir da instalação de soldagem axialmente na direção da quilha que é transversal ao eixo geométrico rotacional da bobina. As exigências de tempo e espaço resultantes no porto para o navio V dificultam, em geral, e, às vezes, impossibilitam, que portos convencionais

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3/27 acomodem o processo à base de bobina. Mesmo quando o porto possa acomodar o navio V, o método transfere essencialmente o processo de soldagem e revestimento no mar prolongado para o litoral, com o objetivo de que um navio V extremamente dispendioso, bem como instalações relacionadas a porto, esteja operacionalmente inativo por dias à medida que a tubulação está sendo soldada, revestida e enrolada. Em muitos projetos, o tempo gasto no porto pode ser de até 10 dias. Ao longo de uma temporada de assentamento de tubo, um navio de assentamento de com bobina V pode passar mais de 80 dias no porto enrolando dutos de tubo a um custo de aproximadamente $400.000 por dia.

[004] Em 1993, uma variação de “camada em J” do processo de soldagem no mar convencional foi posto em prática, sendo que “J” descreve a rota da tubulação à medida que deixa o local de flutuação. Em sistemas de “camada em J”, uma torre no local de flutuação permite que o tubo seja soldado em orientação vertical. Isso possibilita que o processo de soldagem no mar, anteriormente limitado ao uso em águas com menos de 1000' de profundidade, seja usado em águas com milhares de metros de profundidade, mas deixa os outros problemas convencionais anteriormente mencionados sem solução.

[005] Recentemente, uma publicação de 2006 relacionada a enrolamento de tubulação baseado em bobinagem sugere que a tubulação seja soldada e então armazenada em uma instalação com base em terra para enrolamento sem parada futura em uma bobina a bordo da embarcação S. Tal sistema poderia reduzir o tempo inativo do navio V. No entanto, de acordo com o sistema sugerido, conforme visto na Figura 3, a tubulação L deve ser coletada e armazenada em um trem sincronizador T de bogias dirigidas a uma rota circular sem fim. Enquanto o trem é circular, a tubulação L é espiralada no trem T. A variação constante do raio da tubulação em forma de espiral é praticamente e somente para flexão elástica no tubo. É também sugerido que tubulações

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4/27 poderiam ser empilhadas em camadas espaçadas por barretes de madeira, mas somente a camada mais superior do empilhamento poderia ser acessada a qualquer tempo. Para transferir a tubulação armazenada L a um navio V, a tubulação L, ou a tubulação mais superior das tubulações estão empilhadas, podem ser descarregadas da rota sem fim T em uma trajetória tangente para se transferir em linha reta a um navio proximamente atracado pela popa V. Esta combinação de pré-condições pode aumentar a dificuldade já existente em encontrar geograficamente e geometricamente locais adequados para operações à base de bobinagem. Um local adequado poderia estar a cinco ou mais dias de navegação da área de assento de tubulação. O tempo de navegação aumentado pode compensar grandemente qualquer tempo de solda economizado pelo uso do sistema. As desvantagens resultantes mais do que compensa quaisquer benefícios que possam resultar do uso do sistema a base de bobinagem de trem de bogia.

[006] Em um mais recentemente sugerido sistema de tubulação empilhada, a tubulação pode ser enrolada em carretel sob si mesma em configurações circular, circular concêntrica ou espaçada semicircular, conforme visto nas Figuras 4A a C, respectivamente. Esse sistema elimina o raio espiral constantemente variável da flexão de tubo no sistema de rota e bogia. No entanto, em cada uma dessas configurações, cada carretel sucessivo pode levantar e suportar o peso de cada e de todos os carretéis anteriores. Como com o sistema de rota e bogia, a entrada e saída para e a partir dos carreteis pode ser tangencial à malha, e em linha reta tanto a estação de solda (não mostrado) como a popa do navio V. A escolha do local deve ser limitada a aqueles capazes de acomodar ao menos o tamanho de uma malha circular com raio de flexão elástica da tubulação L e também garantir uma trajetória em linha reta tangente à malha e perpendicular ao eixo geométrico rotacional do cilindro da bobina S no navio atracado pela popa V. O empilhamento de carretéis de tubos idênticos

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5/27 pode requerer o uso do mesmo raio e trajetória de malha idêntica para todo o empilhamento. O peso das malhas empilhadas pode desafiar de modo crescente a integridade das malhas inferiores e pode fazer as aplicações de tubo em tubo e múltiplos tubos altamente impraticável. Os carreteis empilhados não poderiam acomodar radial parcial e, então, a tubulação L não poderia ser flexionada em todas as direções possíveis. A tubulação ou reparos soldados não poderiam ser feitos na tubulação em carretel, nem seria possível mover um ponto de reparo em um carretel para uma localização de reparo designada sem desatar e/ou quebrar uma junta soldada. O empilhamento tem o propósito de ser realizado por inserção de um novo carretel mais inferior entre os rolos de suporte de empilhamento e o próximo carretel mais inferior para levantar os carreteis já empilhados conforme a tubulação é empurrada sob o fundo do empilhamento, uma tarefa impraticável se não impossível. A ordem de descarregamento de um empilhamento a partir de um empilhamento em malha pode não ser alterada porque, uma vez que tubulação foi empilhada, as malhas inferiores podem não ser acessadas ou retiradas até que as malhas mais altas sejam removidas do empilhamento. Mesmo se esta ordem pudesse ser alterada, as tubulações de diferentes diâmetros Li e L2 não poderiam ser armazenadas no mesmo empilhamento. Por exemplo, um tubo de 4” que fosse empurrado sob um tubo de 10” poderia criar uma condição instável. A recuperação da tubulação da malha poderia ser da mesma forma danosa para os rolos de suporte de empilhamento ou o tubo por causa do peso do empilhamento. A recuperação da tubulação da malha é da mesma forma danosa para os rolos usados para guiar a tubulação ou o tubo porque uma seção da tubulação poderia acabar se voltando elasticamente contra o último cilindro de guia enquanto as outras seções elasticamente flexionadas estivessem mantendo o cilindro no local. Conforme a tubulação relaxa a malha, ela pode acabar descrevendo uma curva de raio aumentado e até se forçar para for dos rolos existentes ou, se contido,

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6/27 cruzar a malha existente de forma que a camada superior possa ser forçada para fora de dentro da malha. Algumas das malhas podem ocasionalmente acabar caindo dos rolos de suporte, especialmente se houver somente um cilindro de guia. Isto porque, na prática, tubos de linha têm resistências bem diferentes de lote para lote e podem pressionar a tubulação para fora dos rolos, especialmente quando vão de flexionada para reto e vice versa. As malhas empilhadas podem pressionar o fundo do carretel suficientemente para forçá-lo para fora do sistema de cilindro ou em um nó ou pode colocar carga suficiente nos carretéis do fundo e intermediários que eventualmente cause danos às juntas de revestimento ou de montagem no carretel de fundo conforme este cruza os rolos de suporte. Além disso, malhas empilhadas podem eventualmente prender a tubulação entre a estação de soldagem e a malha conforme o tensionador pressiona a carga empilhada. Quaisquer desvios verticais em um carretel poderiam ser magnificados em carreteis sucessivos assim três circunavegações dimensionais de quaisquer obstáculos na trajetória do carretel seriam impraticáveis. O suporte de cilindro de carretel empilhado e a estrutura guia precisariam de tal resistência considerável para lidar com suas múltiplas malhas que o poderia faltar portabilidade ao sistema. Assim, a variação de carretel empilhado no espiral de trem de bogia tem desvantagens concomitantes as quais poderiam mitigar grandemente contra seu uso em um sistema a base de bobinagem.

[007] Assim, a despeito dos esforços para desenvolver um método e sistema mais prático, o presente estado de tecnologia de tubulação submersa é limitado a métodos de solda no mar de “camada em S” e “camada em J” ou métodos de solda e enrolamento no litoral. Ambos são relativamente ineficientes e dispendiosos e, em relação às aplicações de produção de óleo marítima, adicionam significantemente a um já pesado custo ao consumidor.

[008] É então, um objetivo desta invenção fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual agilize os

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7/27 tempos de bobinagem. Outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual reduza as ocorrências de rompimento durante a operação de bobinagem. Ainda outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual reduza o tempo inativo no porto para navios de assentamento de tubo. Um objetivo adicional desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual reduza o risco de falhas de soldagem. Ainda outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual dê acesso a uma maior escolha de locais de base de bobinagem. É também objetivo desta invenção fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual elimine a necessidade de atracamento pela popa ou angulado de navios de bobinagem. Um objetivo adicional desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual torne os sistemas de junta complexos, tais como tubo em tubo e alto teor de Cr, mais atrativos para assentamento de bobina. Outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações, o qual não necessita que uma tubulação armazenada seja disposta em contato espiralado ou de carretel consigo mesma ou com outras tubulações. Ainda outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações, o qual utilize uma trajetória de armazenamento ponto a ponto discreta que a tubulação trace. Um objetivo adicional desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual seja capaz de incluir múltiplos radiais em uma armazenagem, entrega ou trajetória de bobinagem de tubulação. Ainda outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual possa acomodar radial parcial que permite que a tubulação seja flexionada em todas as direções disponíveis. É também objetivo

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8/27 desta invenção fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual permite que reparos de tubulação ou soldagem sejam realizados em qualquer local na trajetória de armazenamento da tubulação. Outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual perm ite o movimento de um ponto de reparo em uma trajetória de armazenamento da tubulação para uma localização de reparo. Ainda outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual permite o acoplamento de uma base de bobinagem tradicional ou trilhar de forma reta a sua trajetória de armazenamento da tubulação. É também um objetivo desta invenção fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual permite a retirada de porções de tubulação do armazenamento. Outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual permite que tubulações de vários diâmetros sejam armazenadas extremidade a extremidade e retiradas conforme desejado. Ainda outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual suporte a tubulação armazenada diretamente em rolos. Um objetivo adicional desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual seja tolerante a comprimentos de tubo não combinados em uma base de junta por junta. Ainda outro objetivo desta invenção é fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual permite que a tubulação armazenada circunavegue obstáculos no sítio de armazenagem ou ao longo da rota de entrega em três dimensões. E é objetivo desta invenção fornecer um método para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações o qual permite o uso de componentes de trajetória de

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9/27 armazenamento, entrega e bobinagem de tubulação portátil.

Descrição Resumida da Invenção [009] Em concordância com esta invenção, um método e um sistema são fornecidos para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações pré-montada, tais como tubulações submersas usadas em sistemas de produção de poços marítimos.

[010] A tubulação pode ser armazenada dentro de fronteiras geométricas de um local de armazenamento o qual é comparativamente pequeno em relação ao comprimento de tubulação a ser armazenado, aumentando o número de locais disponíveis para esse propósito. Na prática, um raio de flexão mínimo do tubo é selecionado. Um comprimento máximo da tubulação a ser armazenado é determinado. Uma trajetória linear de enroscamento fixa é definida a qual pode ser contida dentro do espaço disponível sobre a área geométrica de um possível local. A trajetória linear de enroscamento fixa terá um comprimento não menor que o comprimento máximo determinado da tubulação e não terá voltas de raio menor que o raio de flexão mínimo selecionado da tubulação. O raio de flexão mínimo determinado pode ser um raio de flexão plástica da tubulação ou um raio de flexão elástica da tubulação. A trajetória pode se enroscar de forma a sobrepor a si mesma, contanto que uma tubulação traçando a trajetória não entre em contato consigo mesma. A tubulação é forçada a traçar a trajetória linear de enroscamento fixa até que toda a tubulação esteja na trajetória.

[011] Para entregar uma tubulação pré-montada a partir de sua localização de armazenamento a um destino remoto, tal como uma bobina a bordo da embarcação, um raio de flexão mínimo da tubulação é selecionado e uma trajetória linear de enroscamento fixa é definida, a qual conecta a localização de armazenamento ao destino. A trajetória definida não tem voltas de raio menor que o raio de flexão mínimo selecionado da tubulação. O raio de

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10/27 flexão mínimo selecionado pode ser um raio de deformação plástica mínimo da tubulação ou um raio de flexão elástica da tubulação. A tubulação é forçada a traçar a trajetória até que uma extremidade inicial da tubulação tenha percorrido da primeira localização para a segunda localização.

[012] Se uma tubulação entregue é enrolada em uma bobina, a trajetória na qual a tubulação se aproxima da área de bobinagem é identificada. Um raio de flexão mínimo da tubulação é selecionado e uma trajetória de aproximação curva definida a partir de um ponto de aproximação inicial próximo ao litoral na bobina a um ponto de aproximação final à bobina. O raio de flexão mínimo determinado pode ser um raio de deformação plástica da tubulação ou um raio de flexão elástica da tubulação. A porção curva da trajetória de aproximação se volta para alinhar a aproximação final à bobina em relação substancialmente perpendicular a partir do ponto de aproximação final para o eixo geométrico rotacional de e para interseção com a bobina. A trajetória curva não tem volta de raio menor que o raio de flexão mínimo determinado da tubulação e de preferência tem uma volta circular única com um raio composto, o raio composto não tem componente radial, o qual é menor que o raio de flexão mínimo selecionado. A tubulação é forçada a traçar a trajetória de aproximação de bobina até que, conforme a tubulação é enrolada sobre a bobina, uma extremidade posterior da tubulação deixe a trajetória de aproximação de bobina. Se a bobina é uma bobina a bordo da embarcação, a trajetória de aproximação de bobina permite que a embarcação seja ancorada em uma orientação não pela popa no porto.

[013] Se no armazenamento, entrega ou trajetória de aproximação de bobina, o trajeto pode ser provocado por propulsão da tubulação para percorrer em cilindros de suporte deslocados em posições fixas ao longo e girando em eixos geométricos transversais à trajetória definida enquanto direcionam a tubulação em percurso para percorrer nos rolos de suporte com

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11/27 cilindros-guia deslocados em posições fixas ao longo e girando em eixos geométricos transversais para a trajetória definida. Alternativamente, o trajeto pode ser provocado por propulsão da tubulação para percorrer em cilindros de suporte deslocados ao longo, montados em e girando em eixos geométricos transversais à tubulação enquanto direcionam a tubulação em percurso com um guia que impede desvio dos cilindros de suporte da trajetória definida. O guia pode, por exemplo, ser um trilho no qual os cilindros de suporte percorrem ou um carril ou trava nos quais os cilindros de suporte são engatados. Se os cilindros são fixados ao longo da trajetória ou à tubulação, a propulsão pode ser realizada puxando ou empurrando a tubulação para traçar a trajetória definida.

[014] O raio de flexão determinado para armazenamento, entrega e enrolamento estará dentro do alcance radial de deformação plástica da tubulação de forma que assegure que a tubulação possa ser corrigida sob tensão conforme sai de uma flexão. De preferência, o raio de flexão determinado estará dentro do alcance radial de flexão elástica da tubulação de forma que assegure que a tubulação não precisará de tensionamento ou endireitamento.

Breve Descrição dos Desenhos [015] Outros objetivos e vantagens da invenção se tornarão aparentes mediante a leitura da seguinte descrição detalhada e mediante referência aos desenhos, nos quais:

- a Figura 1 é um vista em bloco/plano que ilustra o armazenamento de tubulação em conformidade com métodos de assentamento de tubo com base em terra convencionais discutidos nos Antecedentes da Invenção;

- a Figura 2 é uma vista em bloco/plano que ilustra o armazenamento de tubo em conformidade com métodos de assentamento de tubo a base de bobinagem anteriores discutidos nos Antecedentes da Invenção;

- a Figura 3 é uma vista em bloco/plano que ilustra o armazenamento de tubo em conformidade com um proposto método de

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12/27 assentamento de tubo a base de bobinagem “espiralada” discutido nos Antecedentes da Invenção;

- as Figuras 4A, 4B e 4C são vistas em bloco/plano que ilustram armazenamentos de tubo circular, concêntrico e semicircular espaçado, respectivamente, em conformidade com um método proposto de assentamento de tubo a base de bobinagem “em carretel” discutido nos Antecedentes da Invenção;

- a Figura 5 é uma vista em bloco/plano de uma trajetória que implanta o método de armazenamento, entrega e bobinagem da presente invenção;

- a Figura 6 é uma vista em bloco/plano das trajetórias de soldagem e armazenagem da Figura 5;

- a Figura 7 é uma vista em seção cruzada tomada ao longo da linha 7-7 da Figura 6;

- a Figura 8 é uma vista em seção cruzada tomada ao longo da linha 8-8 da Figura 6;

- a Figura 9 é uma vista em seção cruzada tomada ao longo da linha 9-9 da Figura 6;

- a Figura 10 é uma vista em seção cruzada tomada ao longo da linha 10-10 da Figura 6;

- a Figura 11 é uma vista em seção cruzada que ilustra o armazenamento em multi-níveis de uma tubulação de acordo com a presente invenção;

- a Figura 12 é uma vista em seção cruzada que ilustra o armazenamento de tubulação de trilho e carro ou a trajetória de entrega de acordo com a invenção;

- a Figura 13 é uma vista em seção cruzada que ilustra um armazenamento de tubulação de monotrilho sobre lingado ou trajetória de

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13/27 entrega de acordo com a presente invenção;

- a Figura 14 é uma vista em seção cruzada que ilustra um armazenamento de tubulação de monotrilho sob lingado ou trajetória de entrega de acordo com a presente invenção;

- a Figura 15 é uma ilustração em perspectiva similar de uma trajetória de armazenamento omnidirecional de acordo com a presente invenção;

- a Figura 16 é uma ilustração em perspectiva similar de uma trajetória de armazenamento da tubulação verticalmente orientada de acordo com a presente invenção;

- a Figura 17 é uma vista em bloco/plano que ilustra o método de bobinagem da presente invenção;

- a Figura 18 é uma vista em bloco/elevacional do método de bobinagem da Figura 17;

- a Figura 19 é uma vista plana que ilustra a retirada de tubulação a partir de um local de armazenamento;

- a Figura 20 é uma vista plana ampliada que ilustra o endireitamento de tubulação flexionada de forma plástica de acordo com a presente invenção;

- a Figura 21 é uma vista em seção cruzada que ilustra o armazenamento ou entrega de tubulações em feixe de acordo com a presente invenção;

- a Figura 22 é uma vista em seção cruzada que ilustra o armazenamento ou entrega de tubulação-em-tubulação de acordo com a presente invenção; e

- a Figura 23 é uma vista em seção cruzada que ilustra o armazenamento ou entrega horizontal de múltiplas tubulações de acordo com a presente invenção.

[016] Enquanto a invenção será descrita em conexão com uma

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14/27 modalidade preferencial desta, e será entendido que não há intenção de limitar a invenção àquela modalidade ou aos detalhes de construção ou organização de partes ilustradas nos desenhos anexos.

Descrição Detalhada da Invenção [017] Conforme anteriormente discutido em relação às Figuras 1 a 4, de acordo com o presente estado da técnica de enrolamento de tubulação, pelo tempo o tubo é soldado até que seja enrolado em uma bobina, uma tubulação, se em toda flexionada, é flexionada somente em um raio maior que seu limite de flexão elástica. A tubulação é montada em um local próximo à bobina enquanto é enrolada ao longo de uma trajetória substancialmente em linha reta, a partir do ponto de montagem da bobina. A bobina é usualmente localizada em uma embarcação ancorada pela popa em um porto de forma que a tubulação tome uma trajetória em linha reta para a bobina. A primeira vez que a tubulação é sujeitada a flexão plástica é quando a tubulação é enrolada sobre a bobina. A tubulação enrolada é depois mecanicamente endireitada durante o processo de assentamento conforme é desenrolada da bobina.

[018] De acordo com a presente invenção, observando-se a Figura 5, uma tubulação L é armazenada em um local de armazenamento 200 para futura transferência para um local de litoral remoto 300 ao longo de uma trajetória de entrega 400 para enrolamento sobre uma bobina a bordo de uma embarcação S. Tudo isso é realizado por um método de armazenamento, entrega e enrolamento no qual a tubulação traça trajetórias fixas. As trajetórias fixas podem ser substancialmente omnidirecionais, de forma que a tubulação possa navegar pelo terreno que pode ser inclinado, contornado ou ter obstáculos imóveis, podem ser direcionadas de forma a nunca entrar em contato consigo mesma, de forma que a tubulação seja, em todos os pontos, acessível para retirada ou reparo, e possa ser contida em uma variedade de locais contornados relativamente pequenos e diferentes geograficamente, aumentando as opções

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15/27 no desenho do sistema. Conforme usado no presente, “trajetória” indica a localização desejada da linha de centro de uma tubulação suportada L.

Método de armazenamento [019] Voltando-se para a Figura 6, na formação da tubulação L para armazenamento, os dutos K que consistem de seções pré-soldadas de tubo P11 e P12, P13 e P14, P15 e P16, P17 e P18 e P19 e P20 e assim por diante são armazenados em um local de soldagem 100. Conforme mostrado, o local de soldagem100 é localizado separadamente do local de armazenamento de tubulação 200. No entanto, o local de soldagem 100 poderia também estar localizado no local de armazenamento 200, conforme será em seguida explicado. A fase de soldagem do processo de formação de tubulação é bem conhecida, mas já que o método de armazenamento está diretamente relacionado à fase de soldagem da montagem de tubulação, alguma explicação é justificada. Observando-se as Figuras 6 e 7, os dutos separados K são armazenados em uma trilha de tubo 101 a partir do qual são sequencialmente carregados sobre os cilindros horizontais 103. Cilindros verticais 105 impedem que os dutos K rolem para fora dos cilindros 103 e auxilia guiar os dutos K em um alinhamento longitudinal com dutos previamente carregados K os quais avançaram ao longo da trajetória de soldagem 107. Conforme mostrado, alguns dutos K, que consistem de seções pré-montadas de tubo P1 e P2, P3 e P4, P5 e P6, P7 e P8 e P9 e P10, já foram soldados extremidade a extremidade para formar uma tubulação L à qual os dutos livres K no local de soldagem100 podem ser adicionados, estendendo a tubulação L em seu comprimento máximo determinado. Para chegar à condição da tubulação L mostrada na Figura 6, o primeiro duto K, que consiste de dois tubos P1 e P2, foi alinhado na trajetória de tubulação 107 no local de soldagem100 e avançou na trajetória 107 para abrir rota para o próximo duto K, que consiste de dois tubos P3 e P4, para também ser alinhado na trajetória de tubulação 107. A extremidade posterior do primeiro duto

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16/27 e a extremidade inicial do segundo duto foram então soldadas para iniciar a tubulação L. A tubulação L então avançou e o terceiro duto K, que consiste de dois tubos P5 e P6, similarmente se adicionou para estender a tubulação L, e assim por diante, até que o duto K que consiste dos últimos tubos P9 e P10 foi soldado na tubulação L. Cada uma das soldagens é revestida e testada durante esse processo preliminar. O avanço da tubulação L durante o processo de formação pode ser realizado empurrando-se a extremidade inicial do primeiro tubo Pi com um buldôzer ou cabo de guincho, ou empurrando ou puxando a tubulação L com um ou mais acionadores principais em pontos selecionados ao longo da trajetória de percurso da tubulação, conforme discutido a seguir.

[020] O local de soldagem100 poderia ser localizado no local de armazenamento 200 em qualquer posição ao longo da trajetória 203. Por exemplo, observando-se a Figura 6, o local de soldagem 100 poderia ser entre quaisquer circuitos adjacentes da trajetória 203 ou na extremidade externa da trajetória 203. No meio do plano de circuito, seções de tubo ou dutos poderiam ser soldados e puxados em qualquer uma ou em ambas as direções a partir do local de soldagem100. No plano de extremidade interna, a soldagem na porção interna do local 200 poderia muito eficientemente usar o local de armazenamento 200 porque as menores flexões de raio poderiam cercar o local de soldagem 100.

[021] Eventualmente, conforme a tubulação L está sendo formada, em conformidade com a presente invenção, ela avançará para um local de armazenamento 200, mostrado na Figura 6 conforme uma área de perímetro irregular, com uma flecha norte 201 fornecida por conveniência na descrição do método de armazenamento. Na presente prática, a trajetória de armazenamento 203 poderia ser circular ou semicircular com ao menos um raio de flexão elástica da tubulação L. Então, o local 200 poderia ter que ser, ao menos, grande o suficiente para acomodar um círculo de raio maior que o raio de flexão elástica do tubo. Se o raio de flexão elástica mínimo deste tubo for usado, o local de

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17/27 soldagem 100 poderia não ser dentro do círculo. Conforme mostrado, a tubulação L será armazenada dentro das fronteiras geométricas de um local de armazenamento 200 o qual é comparativamente pequeno em relação ao comprimento de tubulação L a ser armazenado. As dimensões do local de armazenamento 200, a composição, diâmetro e espessura da tubulação L, o ambiente pretendido e uso para a tubulação L e outros dados relacionados às necessidades de comprimento da tubulação L estão entre os fatores que podem ser considerados na seleção de um raio de flexão mínimo da tubulação L. Esse raio de flexão mínimo pode, mas não precisa ser, no alcance de flexão elástica da tubulação L. O comprimento máximo da tubulação L a ser armazenado pode ser estabelecido arbitrariamente mas mais provavelmente em relação ao comprimento da tubulação L ou o comprimento máximo da tubulação L que pode ser armazenado em um cilindro, qualquer que seja maior. Dado o raio mínimo e comprimento máximo, uma trajetória linear de enroscamento fixa 203 pode ser definida dentro do espaço vertical disponível sobre a área geométrica do local selecionado 200. Conforme mostrado, a trajetória linear de enroscamento fixa 203 se estende a partir de um ponto de 205 no local 200 para um ponto de extremidade 207 no local 200. A trajetória 203 mostrada na Figura 6 tem um raio mínimo 209 o qual não é menor que o raio de flexão mínimo selecionado da tubulação L e um comprimento não menor que o comprimento máximo determinado da tubulação L.

[022] Em um primeiro cenário, o local de armazenamento pode ser usado com a intenção de ser somente para armazenar tubulações, as quais têm o mesmo diâmetro para todo o comprimento de tubulação, em tal caso é necessário somente selecionar um raio de flexão mínimo para aquele diâmetro de tubo. Para o local de armazenamento 200 mostrado, o raio de flexão 209 na volta leste mais interna deve ser ao menos tão grande quanto o raio mínimo selecionado. Em um segundo cenário, o local de armazenamento pode ser

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18/27 usado com a intenção de armazenar somente tubulações as quais são de mesmo diâmetro para todo seu comprimento, mas tubulações de diâmetro diferente podem ser armazenadas de tempo em tempo. Então é necessário somente selecionar um raio de flexão mínimo para o maior diâmetro de tubulação que será armazenado. Para o local de armazenamento 200 mostrado, o raio de flexão 209 deve novamente ser ao menos tão grande quanto o raio mínimo selecionado. Em um terceiro cenário, o local de armazenamento pode ser usado com intenção de armazenar uma única tubulação que tenha seções com diferentes diâmetros. O raio de flexão mínimo de qualquer seção da tubulação que possa traçar ou ser armazenada na trajetória de armazenamento 203 poderia ser selecionado. Por exemplo, pode ser desejável armazenar uma tubulação a qual tem um diâmetro de 4” para uma seção de seu comprimento e um diâmetro de 8” para seu comprimento restante. A seção de menor diâmetro pode avançar primeiro na trajetória 203 de forma que a volta leste mais interna da trajetória 203 possa ter um raio selecionado 209 para acomodar a porção de diâmetro de 4” da tubulação. Conforme a seção de maior diâmetro segue a porção de menor diâmetro, é arbitrariamente assumido que o comprimento determinado de seção de diâmetro de 4” poderia terminar na terceira porção endireitada norte interna 211, a terceira volta leste mais interna da trajetória 203 poderia ter um raio selecionado 213 para acomodar ao menos a seção de diâmetro de 8” da tubulação L.

[023] A tubulação L será forçada a traçar a trajetória de enroscamento fixa 203, ao menos até que toda a tubulação L esteja na trajetória de enroscamento 203. O contorno da trajetória de armazenamento 203 pode assumir qualquer configuração fornecida pelo raio mínimo selecionado, e as necessidades de comprimento estabelecidas são estabelecidas e, adicionalmente, determinam que a tubulação L deve estar habilitada para traçar a trajetória 203 conforme avança no local 200 até que toda a tubulação L esteja

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19/27 na trajetória 203 e não seja posta em carretel ou empilhada em si mesma.

[024] Conforme visto nas Figuras 6 e 8 a 10, o trajeto pode ser provocado pela propulsão da tubulação L para percorrer nos cilindros de suporte 215 deslocados em posições fixas ao longo, e girando em eixos geométricos 217 transversais à trajetória definida 203 e direcionando a tubulação em percurso L para percorrer os cilindros de suporte 215 pelo uso de cilindros-guia do interior e exterior 219 e 221, respectivamente. Os cilindros-guia 219 e 221 são também deslocados em posições fixas ao longo e girando em eixos geométricos 223 e 225, respectivamente, transversais à trajetória definida 203. De preferência, as posições do cilindro-guia correspondem às posições de cilindro de suporte. Conforme mostrado, os eixos geométricos de cilindros de suporte 217 são substancialmente horizontais e os eixos geométricos de cilindro-guia 223 e 225 são substancialmente verticais, mas esses eixos geométricos 217, 223 e 225 podem ser de outra forma orientados contanto que eles realizem suas funções de suporte e guia e determinem que os cilindros definam trajetórias de armazenamento 203 que serão traçadas pela tubulação L. Os cilindros de suporte 215 devem ser espaçados em intervalos diferentes do comprimento das seções de tubo na tubulação L de forma que os pontos soldados não coincidam simultaneamente com os cilindros 215 durante o trajeto. A tubulação L não pode ser posta em carreteis ou empilhada em contato consigo mesma. Observandose as Figuras 6 e 8 a 10, a tubulação L percorre em uma trajetória 203 ilustrada como se o eixo geométrico central da tubulação L cortasse a distância entre os eixos geométricos verticais 223 e 225 dos cilindros-guia 219 e 221. No entanto, a tubulação L pode, conforme percorre, estar em qualquer lugar entre os cilindros-guia 219 e 221, contanto que os cilindros-guia 219 e 221 forneçam isolamento lateral da tubulação L de si mesma, como melhor visto nas Figuras 9 e 10. Os espaços 227 mostrados entre um cilindro-guia interior 219 de uma seção da tubulação L e cilindro-guia exterior 221 de outra seção da tubulação

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20/27 são desnecessários, contanto que a tubulação L não entre em contato consigo mesma em qualquer lugar ao longo da trajetória 203. Similarmente, observandose a Figura 11, em uma trajetória de multi-níveis, o espaço 229 entre o eixo geométrico 217 dos cilindros de suporte de nível superior e inferior 215 pode ser tal como para fornecer isolamento vertical da tubulação L de si mesma. Então, a trajetória 203 pode ser definida dentro de limites omnidirecionais tridimensionais, conforme será descrito a seguir.

[025] Alternativamente, observando-se as Figuras 12 a 14, o trajeto da trajetória de armazenamento 203 pela tubulação L pode ser provocado por propulsão da tubulação L para percorrer nos cilindros de suporte 231, 235 ou 239 deslocados ao longo, montados em e girando nos eixos geométricos 233, 237 ou 249, respectivamente, transversais à tubulação L e direcionando a tubulação em percurso L com um guia 243, 245 ou 247, respectivamente, impedindo o desvio dos cilindros de suporte 231, 235 ou 239 da trajetória definida 203. A propulsão pode ser realizada puxando-se ou empurrando-se a tubulação L para traçar a trajetória definida 203. O guia pode ser, por exemplo, um trilho 243 no qual os cilindros de suporte 231 percorrem, conforme mostrado na Figura 12, ou uma haste I 245 ou 247 no qual os cilindros de suporte são engatados com a tubulação L lingada sobre ou sob o guia, conforme mostrado nas Figuras 13 e 14, respectivamente. O guia pode ser suportado, conforme visto nas Figuras 12 e 13, ou elevado por uma estrutura de suporte 249, por exemplo, conforme visto na Figura 14. O guia 243, 245 ou 247 deve, no entanto, permitir que a tubulação L trace a trajetória 203 conforme avança no local 200 até que toda a tubulação L esteja na trajetória 203 e não seja posta em carretel ou empilhada em si mesma. A trajetória 203 pode se enroscar de forma que sobreponha a si mesma, determinado que a tubulação L traçando a trajetória 203 não entre em contato consigo mesma. O raio de flexão mínimo selecionado pode ser qualquer raio de deformação plástica da tubulação L ou qualquer raio elástico da

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21/27 tubulação L.

[026] Observando-se a Figura 6, a tubulação L pode ser forçada a traçar a trajetória 203 conectando-se um cabo ao longo da trajetória 203 entre um guincho 248 no ponto de extremidade 207 da trajetória 203 e a extremidade inicial 246 da tubulação L, e puxando-se a tubulação L ao longo da trajetória 203. Alternativamente, um ou mais acionadores principais 244, com um tensionador de tubulação, pode ser colocado ao longo da trajetória 203 para empurrar ou puxar a tubulação L na trajetória 203. O número, localização e tamanho do tensionador são selecionados para, eficientemente, dispersar a força aplicada à tubulação L.

[027] Voltando-se para a Figura 15, a capacidade omnidirecional tridimensional da trajetória de armazenamento 250 permite o uso eficiente do espaço 200 disponível e circunavigação de terreno e obstáculos que possam impossibilitar o uso de uma base de bobinagem convencional. Assumindo-se que, por razão das dimensões do local 200, o raio de flexão mínimo 257 da tubulação e o comprimento da tubulação, aproximadamente cinco circuitos são necessários na trajetória 250 para armazenar a tubulação no local que as dimensões do local possam acomodar horizontalmente somente dois de tais circuitos. A trajetória 250 entrará no local de armazenamento em um ponto de partida 251 e enrosca sua rota para um ponto de extremidade 253 na direção de carregamento de armazenamento 255. A trajetória 250 passa sequencialmente através dos eixos geométricos verticais A-H os quais são representativos da estrutura de suporte para os componentes da trajetória de armazenamento 250. Os dois circuitos inferiores se estendem a partir do ponto de partida 251 através de pontos de eixo geométrico Ai, Bi, Ci e Di, os quais completam o primeiro circuito ou o circuito externo inferior, e Ei, Fi, Gi e Hi, os quais completam o segundo circuito ou circuito interno inferior. A partir do ponto de extremidade Hi do circuito interno inferior a trajetória 250 se eleva a um nível intermediário

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22/27 definido pelos pontos do eixo geométrico E2, F2, G2 e H2, o qual completa o terceiro circuito ou circuito interior intermediário, e se alterna para fora e se estende através dos pontos do eixo geométrico A2, B2, C2 e D2, o qual completa o quarto circuito ou circuito externo intermediário. Finalmente, a partir do ponto de extremidade D2 do circuito externo intermediário, a trajetória 250 novamente se eleva a um nível mais auto definido pelos pontos de eixo geométrico A3, B3, C3 e D3, o qual completa o quinto circuito ou circuito externo superior. Os cilindros de suporte 215 e os cilindros-guia 219 e 221 são localizados ao longo da trajetória 250 para manter a tubulação na trajetória 250 sem qualquer volta que tenha um raio menor que o raio de flexão mínimo selecionado 257 da tubulação. Assim, vê-se que a trajetória 250 pode ser definida por qualquer matriz tridimensional, aleatória, concebível de pontos os quais levem em conta o raio de flexão mínimo selecionado e o comprimento determinado da tubulação.

[028] Voltando-se para a Figura 16, a trajetória de armazenamento 260 ilustra que, em concordância com a invenção, uma trajetória de armazenamento, ou parte de uma trajetória de armazenamento, mais do que geralmente orientada horizontalmente, pode ser geralmente orientada verticalmente e simular uma correia de bicicleta. A tubulação montada L é recebida a partir de cilindros de suporte ascendentes 261. Uma estrutura de suporte 263 posiciona os conjuntos de cilindros de suporte 262 e guia 264, configurados para, conforme anteriormente descrito no presente em relação às Figuras 8 a 10, definir uma matriz helicoidal de pontos na trajetória 260 em circuitos helicoidais W-Z conforme mostrado. Conforme mostrado, o primeiro circuito helicoidal W tem quatro pontos de matriz de quarto de volta sequencial, para cima W1, W2, W3 e W4 e quatro pontos de matriz de quarto de volta sequencial, para baixo W5, W6, W7 e W8, cada quarto de volta tem um raio mínimo 265 ou 267 não menor que o raio de flexão mínimo selecionado da tubulação L. Um conjunto de suporte e cilindros-guia corresponderá a cada ponto

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23/27 de matriz. A estrutura de suporte 263 pode adicionalmente posicionar um suporte de nível superior intermediário e cilindros-guia 269 e um suporte de nível inferior e cilindros-guia 271 e 273, conforme necessário, para suportar o peso da tubulação L e controlar o espaçamento e inclinação da tubulação L entre os quartos de volta.

[029] Os cilindros de suporte 264 e guia 266 não precisam estar necessariamente em conjuntos, mas podem ser, conforme posteriormente percebido, localizados em localizações independentes e determinados em que a tubulação L é mantida substancialmente na trajetória de armazenamento 260 sem violar o raio de flexão mínimo selecionado e sem entrar em contato consigo mesma.

[030] Com o uso dos princípios anteriores, uma trajetória de armazenamento pode ser definida, a qual acomodará uma tubulação de multiquilômetros em um local de armazenamento relativamente pequeno enquanto mantém a integridade da tubulação em relação a um raio de flexão mínimo selecionado e também permite acesso a todos os pontos e segmentos da tubulação para reparo e retirada sem descarregar a tubulação que não deva ser reparada ou retirada.

Bobinagem [031] Voltando-se para as Figuras 5, 17 e 18, se uma tubulação L deve ser enrolada sobre uma bobina S, a trajetória na qual a tubulação se aproximará da área de bobinagem 300 é identificada. Um raio de flexão mínimo da tubulação L é selecionado e uma trajetória de aproximação de bobina arqueada composta 301 é definida a partir de um ponto de aproximação inicial 303, aproxima a bobina S a um ponto de aproximação final 305 à bobina S. O raio de flexão mínimo determinado pode ser um raio de deformação plástica da tubulação ou um raio de flexão elástica da tubulação. Uma trajetória arqueada composta 301 se volta para alinhar a aproximação final para a bobina S em

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24/27 relação substancialmente perpendicular a partir do ponto de aproximação final 305 para o eixo geométrico rotacional 307 para interseção com a bobina S. A trajetória arqueada não tem volta de raios 309 o qual é menor que o raio de flexão mínimo selecionado da tubulação L e de preferência tem uma única volta a qual é circular. A tubulação L é forçada a traçar a trajetória de aproximação de bobina 301 até que a tubulação L seja enrolada sobre a bobina S com uma extremidade posterior da tubulação L tendo saído da trajetória de aproximação de bobina 301. A propulsão pode ser realizada puxando-se ou empurrando-se a tubulação L. Se a bobina S for uma bobina a bordo de uma embarcação, a trajetória a partir do ponto de aproximação final 305 para a bobina S é de preferência substancialmente paralela à quilha do navio V e a trajetória arqueada composta 301 permite que o navio V seja ancorado em uma orientação não pela popa no porto.

[032] A trajetória arqueada 301 é descrita como sendo composta, porque a tubulação L será permitida ou provocada a se flexionar em diferentes planos. Observando-se a Figura 17, a tubulação L se aproxima do cais 311 em um ângulo de 90° ou menos e então se volta em direção à aproximação final 305 sobre um componente horizontal do raio 309, como em um cilindro verticalmente orientado. Observando-se a Figura 18, a tubulação L se inclina a partir do cais 311 sobre um componente vertical do raio 309, como um cilindro orientado horizontalmente. A trajetória arqueada 301 é um resultado da combinação destes componentes horizontal e vertical.

[033] A tubulação L é propulsionada ao longo da trajetória 301 de qualquer forma convencional para propulsão de tubulações, tal como pelo uso de um acionador principal 313 ou por um cabo puxado pelo acionador de enrolamento (não mostrado) da bobina S. A aproximação final 305 deixa a tubulação L pela torre de assentamento 315 do navio V em uma linha substancialmente reta vindo do raio composto 309. A trajetória 301 é definida

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25/27 através da volta composta pelos conjuntos de cilindros de suporte 317 e cilindros-guia interior e exterior 319 e 321, respectivamente, em relação ao raio 309.

[034] O uso da volta elástica composta na trajetória arqueada 301 permite que o navio de enrolamento de tubulação V seja ancorado em uma orientação não pela popa no porto sem levar em consideração o ângulo no qual a tubulação L se aproxima da extremidade do cais 311.

Entrega [035] Retornando a Figura 5, para entregar uma tubulação prémontada L a partir de sua localização de armazenamento 200 para um destino remoto 300, um raio de flexão mínimo da tubulação L é selecionado e uma trajetória linear de enroscamento fixa 401 é definida, a qual conecta a localização de armazenamento 200 ao destino 300. A trajetória definida 401 não tem voltas de raio menores que o raio de flexão mínimo determinado pela tubulação L. A tubulação L é forçada a traçar a trajetória linear de enroscamento fixa 401 até que todo o comprimento da tubulação L tenha percorrido da primeira localização 200 para a segunda localização 300. O raio de flexão mínimo selecionado pode ser um raio de deformação plástica da tubulação L ou um raio de flexão elástica da tubulação L. O trajeto pode ser provocado por propulsão da tubulação L para percorrer os cilindros de suporte 403 deslocados em posições fixas ao longo e girando no eixo geométrico 405 transversal à trajetória definida 401 e direcionando a tubulação em percurso L para percorrer os cilindros de suporte 403 com cilindros-guia 407 e 411 deslocados em posições fixas ao longo e girando no eixo geométrico 409 e 413, respectivamente, transversal à trajetória definida 401 ou por propulsão da tubulação L para percorrer os cilindros de suporte deslocados ao longo, montados em e girando no eixo geométrico transversal da tubulação L e direcionando a tubulação em percurso L com um guia que impede o desvio dos cilindros de suporte da trajetória definida 401,

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26/27 como anteriormente discutido em relação à trajetória de armazenamento 203. Em ambos os casos, a propulsão pode ser realizada puxando-se ou empurrandose a tubulação L para traçar a trajetória definida 401. Conforme também anteriormente discutido e conforme mostrado nas Figuras 12 a 14, o guia pode ser um trilho no qual os cilindros de suporte percorrem ou ao menos um carril no qual os cilindros de suporte são engatados.

[036] Voltando-se para a Figura 19, na retirada de tubulação L a partir do local de armazenamento 200 para transferência na trajetória de entrega 401, os acionadores principais 244 usados no armazenamento da tubulação L, conforme visto na Figura 6, podem ser usados para empurrar ou puxar a tubulação L da trajetória de armazenamento 203 sobre a trajetória de entrega 401. Alternativamente, um acionador principal de trajetória de entrega 415, conforme visto na Figura 5, pode ser usado para puxar a tubulação L sobre a trajetória de entrega 401. Um ou mais acionadores principais, tais como o acionador principal 417 na extremidade posterior da estação de soldagem 100, pode ser usado para propulsionar a tubulação L ao longo de outra trajetória de entregas 419. A tubulação L pode ser cortada em qualquer ponto ao longo da trajetória de armazenamento 203 e em uma trajetória de conexão instalada que se estende a partir do corte para a trajetória de entrega 401 com o uso dos princípios descritos no presente de forma que se retire uma porção da tubulação L e deixe a porção restante em armazenamento. Da mesma forma, porções da tubulação L podem ser separadas a partir da tubulação L para transferência de localizações de reparo ou outras posições na tubulação armazenada L. A tubulação L pode ser retirada a partir do local de armazenamento 200 em qualquer direção.

[037] Se a tubulação L é flexionada de forma plástica em qualquer ponto entre a estação de soldagem 100 e a bobina S, então, conforme visto na Figura 20 a tubulação L sai de cada flexão plástica 281 em uma direção

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27/27 descendente 283, conjuntos de cilindros endireitamento incluindo cilindros interiores radialmente espaçados em separado 285 e 287 girando no eixo geométrico 295 e 297, respectivamente, com um cilindro radialmente exterior de compensação 289 girando entre um eixo geométrico 299, exercendo forças de contrabalanceamento para fora 291 e para dentro 293 para endireitar a tubulação flexionada L.

[038] O método e sistema desta invenção pode reduzir o tempo de enrolamento em tanto quanto 60% ou mais e garantir economias de custo sazonais de tanto quanto $20.000.000 por navio de assentamento. O sistema pode, em comparação com sistemas conhecidos, ser relativamente construído, desconstruído e transportado facilmente de um local para outro. Conforme visto nas Figuras 21 a 23, o método e sistema também podem ser usados com tubulações em feixe La, Lb, Lc e Ld, tubulações tubo em tubo Le e múltiplas tubulações lado a lado Lf e Lg, reduzindo grandemente os comprimentos de local linear extensivo presentemente necessários para tais tubulações. E, como um benefício adicional, o método e sistema podem ajudar a diminuir os riscos de segurança associados com áreas a base de bobinagem remotas relativamente grandes e compridas.

[039] Assim, percebe-se que foi fornecido, em concordância com a invenção, um método e sistema para armazenamento, entrega e bobinagem de tubulações pré-montadas que satisfazem completamente os objetivos, alvos e vantagens anteriormente apresentadas. Enquanto a invenção foi descrita em conjunto com modalidades específicas desta, é evidente que muitas alternativas, modificações e variações serão percebidas por aqueles versados na técnica e a luz da descrição precedente. Da mesma forma, há a intenção de englobar tais alternativas, modificações e variações conforme conta no escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. MÉTODO PARA O ARMAZENAMENTO DE UMA TUBULAÇÃO (L), acima de uma área geométrica selecionada (200), sendo que o método compreendendo as etapas de:

selecionar um raio de flexão mínimo (209) da tubulação (L);

determinar um comprimento máximo para a tubulação (L);

o método é caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de:

definir uma trajetória linear de enroscamento fixa (203) em um espaço vertical acima da área geométrica selecionada (200), sendo que a trajetória (203) possui voltas de raios maiores que o raio de flexão mínimo (209) selecionado da tubulação (L), e um comprimento maior que o comprimento máximo determinado para a tubulação (L); e executar um trajeto da tubulação (L) pela trajetória de enroscamento fixa (203) até que toda a tubulação (L) esteja na trajetória de enroscamento (203).

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de seleção compreende um raio de flexão (209) sendo um raio de deformação plástica mínima da tubulação (L).

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de seleção compreende um raio de flexão (209) sendo um raio elástico mínimo da tubulação (L).

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de execução compreende a propulsão da tubulação (L) para percorrer em cilindros de suporte (215) deslocados em posições fixas ao longo e girando em eixos geométricos (217) transversais em relação à trajetória definida (203).

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado

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2/10 pelo fato de que a etapa de execução compreende adicionalmente um dentre puxar e empurrar a tubulação (L) para traçar a trajetória definida (203).

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de execução compreende adicionalmente o direcionamento da tubulação em percurso para percorrer os cilindros de suporte (215) com cilindros-guia deslocados em posições fixas ao longo e girando em eixos geométricos (217) transversais à trajetória definida.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de execução compreende a propulsão da tubulação (L) para percorrer em cilindros de suporte (215) deslocados ao longo, montados e girando em eixos geométricos (217) transversais à tubulação (L).

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de execução compreende adicionalmente um dentre puxar e empurrar a tubulação (L) para traçar a trajetória definida (203).

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de execução compreende adicionalmente o direcionamento da tubulação (L) em percurso com um guia (243, 245, 247) que impede o desvio dos cilindros de suporte (215) a partir da trajetória definida (203).

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o guia (243, 245, 247) é um dentre:

um canal no qual os cilindros de suporte (215) percorrem; e pelo menos um trilho (243) no qual os cilindros de suporte (215) são engatados.

11. MÉTODO PARA O ENROLAMENTO DE UMA TUBULAÇÃO (L), sobre uma bobina (S), distribuída em uma trajetória (301) que se estende a partir de um local remoto (300) para um ponto próximo à bobina (S), o método compreendendo a etapa de:

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3/10 selecionar um raio de flexão mínimo da tubulação (L);

o método é caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de:

definir uma trajetória (301) a partir do próximo ponto para a bobina (S), sendo que a trajetória (301) tem uma volta em uma relação perpendicular a um eixo geométrico rotacional (307), e para interseção com a bobina (S), sendo que a volta tem um raio (309) maior que o raio de flexão mínimo selecionado da tubulação (L); e executar um trajeto da tubulação (L) pela trajetória (301) até que a tubulação (L) seja enrolada sobre a bobina (S) com a extremidade posterior da tubulação (L) que saiu da trajetória (301).

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que na etapa de seleção o raio de flexão é um raio de deformação plástica mínima da tubulação (L).

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que na etapa de seleção o raio de flexão é um raio de flexão elástica mínimo da tubulação (L).

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que na etapa de definição a volta é composta com componentes maiores que o raio de flexão mínimo selecionado da tubulação (L).

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de definição compreende a inclusão de uma aproximação final na trajetória (301) para uma bobina (S) a bordo da embarcação (V), sendo que a aproximação final (305) é paralela a uma quilha de uma embarcação (V) alinhada em uma orientação de ancoragem que não pela popa.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a tubulação (L) traça a trajetória (301) definida até que uma extremidade posterior da tubulação (L) percorra ao longo e saia da aproximação

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4/10 final e atravesse a popa da embarcação (V).

17. MÉTODO PARA A DISTRIBUIÇÃO DE UMA TUBULAÇÃO (L), a partir de um primeiro local (200) para um segundo local (300), o método compreendendo a etapa de:

selecionar um raio de flexão mínimo da tubulação (L);

o método é caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de:

definir uma trajetória linear de enroscamento fixa (401) que conecta os locais (200, 300), o comprimento da trajetória (401) é maior que o comprimento da tubulação (L) e a trajetória (401) possui voltas de raio maiores que o raio de flexão mínimo selecionado da tubulação (L); e executar um traço da tubulação (L) pela trajetória linear de enroscamento fixa (401) até que uma extremidade inicial da tubulação (L) tenha percorrido do primeiro local (200) para o segundo local (300).

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que na etapa de seleção o raio de flexão é um raio de deformação plástica mínima da tubulação (L).

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que na etapa de seleção o raio de flexão é um raio elástico mínimo da tubulação (L).

20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de execução compreende a propulsão da tubulação (L) para percorrer em cilindros de suporte (403) deslocados em posições fixas ao longo e girando em eixos geométricos (409, 413) transversais à trajetória definida (401).

21. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a etapa de execução compreende adicionalmente o direcionamento da tubulação (L) em percurso para percorrer nos cilindros de

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5/10 suporte (403) com cilindros-guia (407, 411) deslocados em posições fixas ao longo e girando em eixos geométricos (409, 413) transversais à trajetória definida (401).

22. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de execução compeende a propulsão da tubulação (L) para percorrer em cilindros de suporte (403) deslocados ao longo, montados e girando em eixos geométricos (409, 413) transversais à tubulação (L).

23. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de execução compreende adicionalmente o direcionamento da tubulação (L) em percurso com um guia (407, 411) que impede o desvio dos cilindros de suporte (403) da trajetória definida (401).

24. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o guia (407, 411) é um dentre:

um canal no qual os cilindros de suporte (403) percorrem; e pelo menos um trilho no qual os cilindros de suporte (403) são engatados.

25. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de execução compreende adicionalmente um dentre puxar e empurrar a tubulação (L) para traçar a trajetória definida (401).

26. SISTEMA PARA ARMAZENAMENTO DE UMA TUBULAÇÃO (L), acima de uma área geométrica selecionada (200), sendo que o sistema é caracterizado por compreender:

meios para suportar e meios para guiar a tubulação (L) em uma trajetória de enroscamento fixa (203) em um espaço vertical acima da área geométrica selecionada (200), sendo que a trajetória (203) tem um comprimento maior que a comprimento da tubulação (L); e meios para propulsão da tubulação para traçar a trajetória (203) até que toda a tubulação (L) esteja na trajetória (203).

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27. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a trajetória (203) possui curva de raio maior que um raio de deformação plástica mínimo da tubulação.

28. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a trajetória (203) possui curva de raio maior que a raio elástico mínimo da tubulação.

29. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que os meios para suportar incluem roletes deslocados em posições fixas ao longo da trajetória (203) a fim de fornecer suporte vertical para a tubulação (L), os roletes de suporte verticais mancalizados para rotação nos eixos geométricos (217) transversais à trajetória (203) em resposta ao percurso da tubulação (L) nos roletes de suporte verticais.

30. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que os meios para guiar incluem roletes deslocados em posições fixas ao longo da trajetória (203) a fim de fornecer orientação lateral para a tubulação (L), os roletes de orientação lateral sendo mancalizados para rotação nos eixos geométricos (217) transversais à trajetória (203) em resposta ao contato com a tubulação (L) que resulta do desvio da tubulação (L) da trajetória (203).

31. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que:

os meios para orientar compreendem um membro guia fixo contornado para seguir e estender para o comprimento da trajetória (203); e os meios para suportar incluem roletes deslocados ao longo, montados e girando sobre eixos geométricos (217) transversais à tubulação (L), os roletes sendo engatados de forma cooperável ao membro guia para percorrer ao longo disto.

32. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado

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7/10 pelo fato de que o membro guia fixo compreende um canal no qual os roletes de suporte percorrem.

33. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o membro guia fixo compreende ao menos um trilho (243) sobre o qual os roletes são engatados.

34. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que os meios para propelir compreendem um guincho e um cabo para puxar a tubulação (L) a fim de traçar a trajetória (203).

35. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que os meios para propelir compreendem ao menos um tensionador engatado à tubulação (L) para empurrar e puxar a tubulação (L) a fim de traçar a trajetória (203).

36. SISTEMA PARA ENROLAMENTO DE UMA TUBULAÇÃO (L), que percorre de um local remoto (300) ao longo de uma trajetória de entrega para um ponto de aproximação inicial (303) próximo à bobina (S) para enrolar sobre a bobina (S), caracterizado pelo fato do sistema compreender meios para suportar e guiar a tubulação (L) ao longo de uma trajetória (301) de realinhamento do ponto inicial de aproximação (303) para um ponto final de aproximação (305), a trajetória (301) de realinhamento possui uma curva do ponto inicial de aproximação (303) no alinhamento em um ponto final de aproximação (305) em relação perpendicular para um eixo geométrico (307) rotacional de e para interseção com a bobina (S).

37. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que a trajetória (301) tem uma única curva de raio constante.

38. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que o raio é maior que um raio mínimo de deformação plástica da tubulação (L).

39. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado

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8/10 pelo fato de que o raio é maior que um raio mínimo de curvatura elástica da tubulação (L).

40. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que a curva compreende um raio de curvatura composto (309), em que o raio tem componentes maiores que um raio selecionado da tubulação (L).

41. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que a trajetória (301) compreende uma aproximação final (305) do ponto final de aproximação para uma bobina (S) a bordo, a aproximação final (305) é paralela a uma quilha da embarcação (V).

42. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de que a embarcação (V) está alinhada em uma orientação de ancoragem que não pela popa.

43. SISTEMA PARA DISTRIBUIÇÃO DE UMA TUBULAÇÃO (L), de um primeiro local (200) para um segundo local (300), sendo que o sistema é caracterizado por compreender:

meios para suportar e meios para guiar a tubulação (L) em uma trajetória linear de enrolamento fixa (401) que conecta os locais (200, 300), o comprimento da trajetória (401) é maior que o comprimento da tubulação (L), e a trajetória (401) que possui curva de raio maior que o raio de curvatura mínino determinado da tubulação (L); e meios para propelir a tubulação (L) a fim de traçar a trajetória linear de enrolamento (401) até que uma extremidade inicial da tubulação (L) tenha percorrido do primeiro local (200) para o segundo local (300).

44. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que a trajetória (401) compreende curva de raio maior que um raio mínimo de deformação plástica da tubulação.

45. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que a trajetória definida (401) possui curvas de raio maiores que um

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9/10 raio elástico mínimo da tubulação.

46. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que os meios para suportar compreendem roletes deslocados em posições fixas ao longo da trajetória a fim de fornecer suporte vertical para a tubulação (L), os cilindros de suporte verticais mancalizados para rotação sobre eixos geométricos (409, 413) transversais em relação a trajetória (401) em reposta ao movimento da tubulação (L) sobre os cilindros de suporte verticais.

47. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que os meios para guiar compreendem roletes deslocados em posições fixas ao longo da trajetória (401) a fim de fornecer orientação lateral para a tubulação (L), os roletes-guia laterais sendo mancalizados para rotação sobre eixos geométricos (409, 413) transversais em relação a trajetória (401) em resposta ao contato com a tubulação (L) que resulta do desvio da tubulação (L) da trajetória (401)

48. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que os meios para guiar compreendem um membro guia fixo contornado para seguir e se estender pelo comprimento da trajetória (401); e os meios para suportar compreendem roletes deslocados ao longo, montados para e que giram sobre eixos geométricos transversais em relação a tubulação, os roletes são engatados de forma cooperável ao membro-guia para percorrer ao longo disto.

49. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que o membro guia fixo compreende um canal no qual os roletes de suporte percorrem.

50. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que o membro guia fixo compreende ao menos um trilho sobre o qual os roletes de suporte estão engatados.

51. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado

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10/10 pelo fato de que os meios para propulsionar compreendem um guincho e um cabo para puxar a tubulação a fim de traçar a trajetória (401).

52. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que os meios para propulsionar compreendem ao menos um tensionador engatado à tubulação (L) para empurrar e puxar a tubulação (L) a fim de traçar a trajetória (401).