BRPI0921816B1

BRPI0921816B1 - Sistema para amarração de uma embarcação para a produção de hidrocarbonetos e método para a amarração de uma embarcação flutuante

Info

Publication number: BRPI0921816B1
Application number: BRPI0921816-5A
Authority: BR
Inventors: Trond Stokka Meling; Arnt Olufsen
Original assignee: Statoil Petroleum As
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2021-07-06
Also published as: CN104229074B; CN102307778B; CN102307778A; MX2011004629A; AU2009320492A1; US20140345512A1; BRPI0921816A2; CN104229074A; US20110263169A1; NO336533B1; WO2010062182A1; MX339315B; US9616975B2; NO20084622L; US8904949B2

Abstract

doca de produção desconectável (dpd) para posicionamento desconectável de fpso em relação às condições ambientais e livres de torre. a presente invenção refere-se a um sistema para a amarração de uma grande embarcação (10) para a produção de hidrocarbonetos, sendo que tal embarcação (10) consiste, por exemplo, em uma embarcação fpso, em que o sistema de amarração compreende ao menos dois corpos flutuantes (17) do tipo suspenso, amarrados por meio do sistema de ancoragem dispersa de complacência diferenciada (12) ao leito marinho, que permite parcialmente o posicionamento em relação às condições ambientais da grande embarcação (10); um sistema de tubo ascendente (13,14) que se estende a partir do leito marinho a cada um dos corpos flutuantes (17), e meio para a transferência de fluidos a partir dos dois corpos flutuantes (17) para a grande embarcação (10), sendo que os corpos flutuantes (17) e a grande embarcação (10) são dotados de meio de travamento (16), que trava os corpos flutuantes (17) à grande embarcação (10) na proa e na popa da embarcação (10), de uma maneira mecanicamente rígida, fornecendo, assim, uma unidade integrada rigidamente fixa que compreende a grande embarcação (10) e os corpos flutuantes (17).

Description

Campo da Técnica da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema para a amarração de uma grande embarcação para a produção de hidrocarbonetos, tal embarcação que consiste, por exemplo, em uma embarcação FPSO, e que compreende um sistema de amarração.

Antecedentes da Invenção

[0002] É do conhecimento geral o uso de grandes embarcações, amarradas no leito marinho, que servem, por exemplo, como uma embarcação FPSO flutuante para a produção, armazenamento e descarregamento de hidrocarbonetos marítimos. Tal embarcação pode ser amarrada por meio de um sistema de torre, que permite que a FPSO se posicione em relação às condições ambientais (weathervane), dependente da direção das ondas, vento ou correntes. Alternativamente, tal embarcação pode utilizar um sistema de amarração que consiste em um grande número de cabos de amarração, dispostos em uma dispersão em catenária.

[0003] O documento sob o no WO 2005/118389 descreve um método para o po-sicionamentodinâmico de uma embarcação, em que um sistema de posicionamento controla ao menos um maquinário de posicionamento, e onde duas ou mais bóias, em que cada uma compreende ao menos um maquinário de posicionamento, são acopladas à embarcação.

[0004] O documento sob o no US 2008070456 descreve um método de posicio-namentodinâmico de uma embarcação, em que um sistema de posicionamento con-trola ao menos um maquinário de posicionamento e onde duas ou mais boias, em que cada uma compreende ao menos um maquinário de posicionamento, são aco-pladasà embarcação.

[0005] O documento sob o no WO 2004/074085 descreve um dispositivo para a carga e descarga de uma embarcação, em que um tubo de carga ou uma mangueira de carga é conectada à embarcação através de uma unidade de acoplamento flutu- ante com autoamarração projetada para ser amarrada à embarcação, de preferência,próximo ao manifold da embarcação. A unidade de acoplamento tem capacidade propulsiva suficiente para manter a posição das embarcações durante a operação de carga.

[0006] O documento sob o noWO 00/27692 descreve um dispositivo para o posi-cionamento de embarcações, tais como navios, barcos, semissubmersíveis, ou similares, durante as operações, tais como operações de perfuração, produção ou geológicas. O dispositivo consiste em uma única estrutura flutuante cuja posição vertical no oceano pode ser regulada e é ancorada ao leito marinho através de uma série de cabos de ancoragem.

[0007] Os problemas associados às soluções da técnica anterior consistem na capacidade limitada com o sistema de torre/conexão giratória (ref. posicionamento em relação às condições ambientais); interferência de cabos devido ao uso de um grande número de cabos em área congestionada (amarração, umbilicais, cabos de energia, tubos ascendentes); e altos custos de investimento de capital.

[0008] Adicionalmente, deve-se observar que os sistemas desconectáveis exis-tentestêm menos capacidade do que os sistemas amarrados de torre permanentes. Sumário da Invenção

[0009] Um objetivo da presente invenção consiste em fornecer um sistema que permite uma rápida desconexão da embarcação amarrada no caso de condições do tempo extremas, tais como, por exemplo, um furacão que surge repentinamente no Golfo do México.

[0010] Outro objetivo da invenção consiste em permitir que a embarcação se po-sicione parcialmente em relação às condições ambientais sem que seja dependente de uma torre, no caso de mudança de direção das forças ambientais.

[0011] Um objetivo adicional da invenção consiste em fornecer um sistema, onde a embarcação é independente de um sistema de amarração.

[0012] Outro objetivo da presente invenção consiste em combinar as vantagens de um sistema amarrado disperso que tem uma grande área de distribuição com a capacidade em se posicionar em relação às condições ambientais e para que seja capaz de desconectar rapidamente no caso de condições do tempo extremas.

[0013] Mais outro objetivo da presente invenção consiste em fornecer uma estru-tura flutuante que cria movimento de corpo rígido em um modo desconectado. Um objetivo adicional da invenção consiste em fornecer um mecanismo de travamento que pode ser facilmente acessível e fácil de manter, que impõe forças sobre o casco da grande embarcação somente em seções reforçadas pré-projetadas.

[0014] Os objetivos de acordo com a presente invenção são alcançados por meio de um sistema e um método para a amarração conforme adicionalmente definido pelas reivindicações independentes. As modalidades das invenções são definidas pelas reivindicações dependentes.

[0015] O sistema de acordo com a presente invenção tem parcialmente por base o uso de elementos de princípios /tecnologia existentes, mas com aplicação completamente diferente, por exemplo, em relação à transferência de carga, capacidades de produção, etc. para uma unidade flutuante de posicionamento em relação às condições ambientais.

[0016] Este combina as vantagens de um sistema amarrado disperso que tem uma grande área de distribuição com a capacidade em se posicionar em relação às condições ambientais e para ser desconectado no caso de condições do tempo extremas.

[0017] De acordo com a presente invenção, é fornecido o sistema para a amar-ração de uma grande embarcação para a produção de hidrocarbonetos, em que tal embarcação consiste, por exemplo, em uma embarcação FPSO. O sistema de amarração que compreende ao menos dois corpos flutuantes amarrados por meio do sistema de ancoragem disperso de complacência diferenciada ao leito marinho, que permite posicionar parcialmente em relação às condições ambientais a grande embarcação. Adicionalmente, o sistema compreende um sistema de tubo ascendente que se estende a partir do leito marinho a cada um dos corpos flutuantes, e meio para a transferência de fluidos a partir dos ao menos dois corpos flutuantes para a grande embarcação, sendo que os corpos flutuantes e a grande embarcação são dotados de meio de travamento que trava os corpos flutuantes à grande embarcação na proa e na popa da embarcação por meio de um meio de conexão mecanicamente rígida, fornecendo, assim, uma parte rigidamente fixa integrada da grande embarcação durante a fase de operação.

[0018] A grande embarcação e os corpos flutuantes podem ser rigidamente in- terconectados por meio de uma conexão de lingüeta e ranhura liberável, que forma uma interconexão de prevenção de movimento de corpo rígido temporária.

[0019] A ranhura pode ser disposta, de preferência, sobre a grande embarcação e a lingüeta correspondente pode ser disposta sobre os corpos flutuantes, sendo que a ranhura abre para baixo e a lingüeta é na forma de um flange ou aleta que se estende para cima, projetada para que fique em engate por travamento com a ranhura.

[0020] O corpo flutuante pode ser dotado de um sistema de transferência de flui-do que se comunica com um sistema de transferência de fluido correspondente sobre a grande embarcação, sendo que o sistema de transferência de fluido é de um sistema de tubo duro de liberação rápida dotado de flanges/articulações.

[0021] Quatro corpos flutuantes podem ser usados, sendo que os ditos corpos flutuantes são rigidamente interconectados por contrafortes transversais longitudinais em conjunto com uma treliça que interconecta os pares de corpos flutuantes diametralmente posicionados.

[0022] Com a finalidade de amarrar uma grande embarcação flutuante em ao menos dois corpos flutuantes, em que cada um dos corpos flutuantes é amarrado ao leito marinho por meio de uma pluralidade de cabos de amarração, a grande embarcação flutuante é colocada em uma posição adjacente a ou entre os ao menos dois corpos flutuantes, e então os corpos flutuantes são puxados em direção, por exemplo, por meio de cabos, e fixados à grande embarcação mediante o deslastre dos corpos flutuantes, de tal modo que a lingüeta engate com a ranhura sobre a grande embarcação, que estabelece uma interconexão fixa da embarcação e dos corpos flutuantes, estabelecendo, assim, uma amarração dispersa para a grande embarcação.

[0023] De acordo com a presente invenção, é fornecida uma área significante- mente maior para as linhas de conexão, tais como tubos ascendentes, umbilicais, energia de HV, etc.

[0024] Por conseguinte, isto permite a produção e fornecimento de energia muito maior para os sistemas de produção submarinos, que permite o uso de número aumentado de tubos ascendentes de produção, umbilicais e cabos de fornecimento de energia comparado com as embarcações FPSO da técnica anterior. Por conseguinte, tal unidade pode ser usada em campos maiores com produção maior. Além disso, a produção pode ser aumentada desde que um grande número de bombas e/ou bombas maiores possam ser aplicadas. Com a finalidade de se alcançar o mesmo resultado com o uso das soluções de FPSO da técnica anterior, duas ou mais embarcações FPSO precisam ser usadas.

[0025] Adicionalmente, o sistema permite parcialmente se posicionar em relação às condições ambientais sem o uso de um sistema de torre/conexão giratória.

[0026] A economia de custos potencial também pode ser alcançada, desde que um procedimento de amarração mais flexível e a extensão da janela de condições ambientais, na qual o sistema pode operar, sejam prolongados. De acordo com a presente invenção, o dispêndio de capital (capex) e o dispêndio de operação (opex) podem ser reduzidos.

[0027] Adicionalmente, a solução de acordo com a presente invenção é particu-larmente adequada para o uso em áreas propensas a furacões e ciclones. Por conseguinte, a solução é particularmente, mas não exclusivamente, adequada para o uso no Golfo do México ou na Ásia e ao largo da costa da China.

[0028] A presente solução também permite o uso de vários sistemas de tubo as-cendente alternativos, por exemplo, tubos ascendentes de distribuição livre, tubos ascendentes flexíveis, tubos ascendentes de catenária de aço (SCR), tubos ascendentes do tipo tubo em tubo (PIP), soluções de torre de tubo ascendente, etc. Uma principal vantagem adicional consiste no fato de que o sistema de acordo com a presente invenção é flexível em relação à instalação. Por exemplo, a instalação de tubos ascendentes, etc. pode ser feita independente da presença da embarcação de produção, sendo que tal grau de liberdade é de grande importância na fase das ins- talações no campo. Adicionalmente, o acesso aos tubos ascendentes, etc. para a manutenção por inspeção, reparo, etc. também é grandemente aperfeiçoado e simplificado, reduzindo os custos operacionais e minimizando o período de não trabalho do sistema de produção, enquanto que as operações e manuseio através de uma conexão giratória/torre convencional impõem grandes limitações e exigências para o encerramento da produção em mais do que um tubo ascendente, isto é, perda de produção.

[0029] Comparados a uma FPSO de "monocasco"típica, as operações e proce-dimento de desconexão são consideravelmente aperfeiçoados, com impacto positivo tanto sobre os custos como sobre a segurança.

[0030] De acordo com a presente invenção, pode ser possível utilizar diversos tipos de configuração de tubo ascendente, em combinação ou com uma categoria para uma única FPSO. Comparado às soluções da técnica anterior, onde pode ser difícil a distribuição de um tubo ascendente de aço em catenária em uma solução de torre/conexão giratória devido à rigidez do tubo ascendente durante a instalação, o grau de liberdade operacional é aperfeiçoado.

[0031] Adicionalmente, de acordo com a presente invenção, uma conexão rígida entre a embarcação e o(s) flutuador (es) pode ser alcançada, de modo que a embarcação e o(s) flutuador (es) possam funcionar como um único corpo flutuante integrado.

Breve Descrição dos Desenhos

[0032] A seguir, uma modalidade da invenção será descrita em detalhes adicio-nais, com referência aos desenhos, em que: a figura 1 mostra uma vista superior de uma embarcação para a produção de hidrocarbonetos, tais como óleo e gás, através de um sistema de tubo ascendente, sendo que a embarcação é amarrada ao leito marinho por meio de um sistema de amarração, a figura 2 mostra uma vista em perspectiva da embarcação mostrada na Figura 1, que mostra ambos os tipos de sistemas de tubo ascendente 13,14; a figura 3 mostra uma vista em perspectiva de uma embarcação dotado de um tubo ascendente de doca flutuante e sistema de amarração, de acordo com a presente invenção; a figura 4 mostra esquematicamente uma vista superior da doca flutuante, de acordo com a presente invenção; e a figura 5 mostra uma vista lateral da doca flutuante mostrada na figura 4. Descrição da invenção

[0033] A figura 1 mostra esquematicamente uma vista superior de uma embarca-ção 10 para a produção de hidrocarbonetos, tais como óleo e/ou gás. A embarcação 10 é amarrada a um leito marinho 11 por meio de uma amarração dispersa que compreende dois conjuntos frontais de cabos de amarração 12 que se estendem para baixo e para fora a partir da proa da embarcação 10, e dois conjuntos de popa correspondentes de cabos de amarração que se estendem para baixo e para fora a partir da traseira da embarcação 10.

[0034] Adicionalmente, conforme mostrado tanto na figura 1 como na 2, a em-barcação 10 é dotada de quatro conjuntos de tubos ascendentes 13,14, que se estendem entre o leito marinho 11 e a embarcação 10. Dois dos conjuntos de tubos ascendentes 13 são dotados de uma bóia submersa 15 para compensar o possível movimento vertical e/ou horizontal da embarcação 10. Os tubos ascendentes 13,14 são fixados à embarcação 10 por meio de uma disposição de fixação de tubo ascendente 17.

[0035] A figura 3 mostra esquematicamente em perspectiva um casco 10 dotado de uma conexão de casco/doca 16 e uma doca flutuante 17, sendo que tal doca flutuante 17 é amarrada ao leito marinho por meio de várias amarrações de doca 12. A doca flutuante 17 é na forma de um corpo flutuante. Adicionalmente, vários tubos ascendentes 13,14 são terminados no convés da doca flutuante 17. Adicionalmente, o sistema compreende um sistema de transferência para a transferência dos hidro- carbonetos a partir da terminação do tubo ascendente sobre o convés da doca flutuante para a embarcação 10.

[0036] A embarcação 10 é dotada de meio de fixação 16, rigidamente fixado ao lado do casco da embarcação 10. Tal meio de fixação 16 pode ser, por exemplo, na forma de uma conexão do tipo ranhura, enquanto a doca flutuante é dotada de um meio correspondente de lingüeta rigidamente fixado à doca flutuante 17, em que os dois meios de conexão fornecem, assim, uma conexão de ranhura e lingueta de um tipo rígido, fornecendo uma estrutura rígida que compreende a embarcação 10 e os corpos flutuantes 17, quando a doca flutuante 17 está em engate por travamento com a embarcação 10. Deve-se observar que durante o posicionamento dos corpos flutuantes 17 em relação à embarcação 10, podem ser usados cabos temporários a fim de puxar os corpos flutuantes 17 lateralmente na posição em relação à embarcação 10. Uma vez que um corpo flutuante 17 está na posição adequada ao longo do lado do casco da embarcação 10, o corpo flutuante 17 pode ser deslastrado e/ou a embarcação 10 lastrada, de tal modo que a lingüeta engate a ranhura, estabelecendo uma conexão rígida.

[0037] A conexão de casco/doca flutuante 16 é configurada de tal modo que a doca flutuante 17 possa ser rapidamente desconectada a partir da embarcação 10. A conexão 16 pode consistir, para este propósito, em um tipo de ranhura e lingueta. Deve-se observar, no entanto, que a conexão entre a embarcação e a doca flutuante pode ser de qualquer outro tipo mecânico adequado.

[0038] Prefere-se que a conexão possa ser de um tipo com base em empuxo para cima, fornecido por meio da flutuabilidade a partir da doca flutuante 17, sendo que o único ponto de produção de empuxo sobre a embarcação 10 é através do contato 16 acima do nível do mar entre a embarcação 10 e a doca flutuante 17.

[0039] As figuras 4 e 5 mostram esquematicamente uma modalidade de uma doca flutuante 17, de acordo com a presente invenção. A doca flutuante 17 compreende quatro corpos flutuantes 20, sendo que os quatro corpos 20 são interconecta- dos por meio de suportes ou enrijecedores transversais e longitudinais 21 e também de treliças diagonalmente dispostas 19. Conforme mostrado na figura 5, as treliças e/ou suportes são dispostos na extremidade inferior dos corpos flutuantes 20.

[0040] De acordo com a presente invenção, o objetivo consiste em utilizar um casco de FPSO padrão, com adoções de local em torno das áreas de conexão para manusear as forças de amarração. A amarração consistirá em um sistema compla- cente que permite parcialmente o posicionamento em relação às condições ambientais. O sistema de descarga irá permitir um setor de descarga até maior com sua mesa rotativa. A unidade de distribuição/amarração tem por base o princípio do sistema de "Seadock®", neste caso é recomendado ter duas unidades (isto é, uma na proa e uma na popa). Alternativamente, podem existir quatro unidades menores (isto é, 2 na proa e 2 na popa). Em ambos os casos, as unidades precisam ser conectadas para formar um movimento de corpo rígido.

[0041] Os novos elementos consistem na combinação de diversos sistemas para construir uma nova unidade de produção flutuante que permite a rápida desconexão no caso de condições climáticas extremas (por exemplo, furacões no Golfo do México). Embora os diversos elementos que formam a unidade montada de acordo com a presente invenção possam ser individualmente conhecidos, a integração combinada e adoção de sistema do projeto de casco, operação, unidade de distribuição de amarração/tubo ascendente e sistema de descarga são únicas.

[0042] Os corpo/corpos flutuantes podem ser dotados de um sistema auxiliar de qualquer tipo adequado. Uma vez que tais sistemas auxiliares são bem conhecidos pelo versado na técnica, deste modo, o sistema auxiliar não será apresentado ou descrito em detalhes adicionais.

[0043] Conforme mostrado nas figuras, os corpos flutuantes são, de preferência, de um tipo que é destinado a se estender sob o casco e não se destinam a ficar em contato de suporte com o fundo do casco da embarcação.

Claims

1. Sistema para a amarração de uma embarcação (10) para a produção de hidrocarbonetos, o sistema de amarração caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos dois corpos flutuantes (17), amarrados por meio de um sistema (12) de ancoragem dispersa de complacência diferenciada ao leito marinho, que permite o posicionamento parcial em relação às condições ambientais da embarcação (10); pelo menos dois sistemas de tubo ascendente (13, 14); e um sistema de transferência de fluido configurado para transferir fluidos a partir do pelo menos dois corpos flutuantes (17) para a embarcação (10), em que um primeiro dos ditos sistemas de tubo ascendente se estende a partir do leito marinho para um primeiro dos ditos corpos flutuantes; em que um segundo dos ditos sistemas de tubo ascendente se estende a partir do leito marinho para um segundo dos ditos corpos flutuantes; em que o pelo menos dois corpos flutuantes (17) e a embarcação (10) são fornecidos com um dispositivo de travamento (16) configurado para travar os pelo menos dois corpos flutuantes (17) à embarcação (10) na proa e na popa da embarcação (10), de uma maneira mecanicamente rígida, fornecendo, assim, uma unidade integrada rigidamente fixa que compreende a embarcação (10) e os corpos flutuantes (17); e em que o dispositivo de travamento compreende uma conexão de lingüeta e ranhura liberável, que forma uma interconexão rígida prevenindo o movimento relativo da embarcação (10) e dos pelos menos dois corpos flutuantes (17); e em que o pelo menos dois corpos flutuantes (17) compreendem quatro corpos flutuantes (17), sendo que os ditos corpos flutuantes (17) são rigidamente interconectados por contrafortes transversais longitudinais em conjunto com uma treliça que interconecta pares de corpos flutuantes diametralmente posicionados (17).

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ranhura é disposta sobre a grande embarcação (10) e a lingueta correspondente é disposta sobre os corpos flutuantes (17), sendo que a ranhura abre para baixo e a lingueta é na forma de um flange ou aleta que se estende para cima.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de transferência de fluido é configurado para se comunicar com um sistema de transferência de fluido correspondente sobre a embarcação (10), o sistema de transferência de fluido sendo um sistema de tubo duro de liberação rápida dotado de flanges/articulações.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a embarcação (10) é uma embarcação FPSO.

5. Método para a amarração de uma embarcação flutuante (10), conforme o sistema como definido na reivindicação 1, a pelo menos dois corpos flutuantes (17), caracterizado pelo fato de que o método compreende; prover pelo menos dois corpos flutuantes (17); amarrar cada um dos corpos flutuantes (17) ao leito marinho por meio de uma pluralidade de cabos de amarração (12); prover pelo menos dois sistemas de tubo ascendente (13, 14), em que um primeiro dos ditos sistemas de tubo ascendente se estende a partir do leito marinho para um primeiro dos ditos corpos flutuantes e um segundo dos ditos sistemas de tubo ascendente se estende a partir do leito marinho para um segundo dos ditos corpos flutuantes; posicionar a embarcação flutuante (10) adjacente a, sobre ou entre os pelo menos dois corpos flutuantes (17), então os corpos flutuantes (17) são puxados em direção a embarcação, estabelecendo uma amarração dispersa para a embarcação; prover os pelo menos dois corpos flutuantes e a embarcação com um dispositivo de travamento; e travar os pelo menos dois corpos flutuantes (17) à embarcação (10) na proa e na popa da embarcação (10), de uma maneira mecanicamente rígida, fornecendo, assim, uma unidade integrada rigidamente fixa que compreende a embarcação (10) e o pelo menos dois corpos flutuantes (17); em que o dispositivo de travamento compreende uma conexão de lingueta e ranhura liberável, que forma uma interconexão rígida prevenindo o movimento relativo da embarcação (10) e dos pelos menos dois corpos flutuantes (17); e em que o pelo menos dois corpos flutuantes (17) compreendem quatro corpos flutuantes (17), sendo que os ditos corpos flutuantes (17) são rigidamente interconectados por contrafortes transversais longitudinais em conjunto com uma treliça que interconecta pares de corpos flutuantes diametralmente posicionados (17).

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de travamento compreende ainda deslastrar o pelo menos dois corpos flutuantes (17) quando o pelo menos dois corpos flutuantes estão em posição adjacente à embarcação, desse modo movendo os corpos flutuantes para cima, para engatar conexão de lingueta e ranhura estabelecendo assim a conexão mecânica rígida com a embarcação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a ranhura é disposta na grande embarcação e a lingueta correspondente é disposta sobre o pelo menos dois corpos flutuantes, sendo que a ranhura abre para baixo e a lingueta é na forma de um flange ou aleta que se estende para cima.

8. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda prover cada um do pelo menos dois corpos flutuantes com um fluido de transferência que se comunica com um sistema de transferência de fluido correspondente na embarcação, sendo que o sistema de transferência de fluido é um sistema de tubo duro de liberação rápida dotado de flanges/articulações.

9. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a embarcação flutuante é uma embarcação FPSO amarrada a pelo menos dois corpos flutuantes.