BRPI0922999B1

BRPI0922999B1 - Sistema submarino e método

Info

Publication number: BRPI0922999B1
Application number: BRPI0922999-0A
Authority: BR
Inventors: Ernest David Mckay
Original assignee: Lewis Limited
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2019-06-04
Also published as: EP2425095B1; WO2010070348A2; AU2009329556A1; GB2466378B; EP2425095A2; GB0922054D0; WO2010070348A3; BRPI0922999A2; US9045971B2; US20110297389A1; AU2009329556B2; GB0822978D0; GB2466378A

Abstract

sistema submarino e método trata-se de um sistema de intervenção ou implantação que compreende: uma bobina (9, 109), adaptada para uso no fundo do mar; um transportador (4, 4, 5, 34, 104), adaptado para ser suspenso por uma embarcação ou plataforma de superfície; um cabo de guia (8, 108) enrolado na bobina, a extremidade livre do cabo de guia sendo conectada ao transportador; e um meio propulsor (11) para girar a bobina, em um sentido, a fim de desenrolar certa extensão do cabo de guia à medida que a distância entre a bobina e o transportador aumenta e, no sentido oposto, a fim de enrolar certa extensão do cabo de guia à medida que a distância entre a bobina e o transportador diminui.

Description

“SISTEMA SUBMARINO E MÉTODO” [001] A presente invenção refere-se a um sistema submarino, mais especificamente, a um sistema submarino de intervenção ou implantação e, mais especificamente ainda, a um sistema submarino para guiar equipamentos através de uma coluna de água. Em especial, a presente invenção pode ser usada para descer equipamentos de uma embarcação ou plataforma de superfície a uma instalação submarina em águas profundas.

[002] Uma das principais indústrias que faz uso de instalações submarinas é a do petróleo e gás. Os equipamentos podem ser instalados no leito do mar em volta de um poço submarino. Esses equipamentos podem, por exemplo, facilitar a introdução de equipamentos no poço.

[003] Uma coluna de ferramenta é descida de uma embarcação ou plataforma de superfície e inserida no poço através da instalação submarina para permitir a realização de processos de fundo de poço, como operações de manutenção e melhoria da produção.

[004] Os equipamentos devem ser descidos da superfície ao leito do mar, onde atravessam a instalação submarina e penetram no poço.

[005] A intervenção em poços submarinos sem riser envolve descer um sistema de controle de pressão e entrada no poço a partir de uma embarcação, estacionada dinamicamente sobre um poço submarino existente, para permitir a descida e a operação de ferramentas de cabo de perfilagem no furo do poço com o poço com até a pressão operacional máxima. O cabo de perfilagem pode ser um cabo de aço composto por uma única tira de cabo de diâmetro externo liso, um cabo trançado feito de vários fios entrelaçados entre si ou um cabo eletrônico composto por um conjunto de fios elétricos e/ou de sinal integrados.

[006] Normalmente, as ferramentas de cabo de perfilagem são descidas da embarcação por cabos de guia que as direcionam

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2/24 e alinham ao sistema de controle de pressão, que já se encontra conectado à árvore-de-natal molhada e contém a pressão do poço.

[007] A principal característica da intervenção sem riser é que o sistema submarino conecta-se à embarcação, na superfície, somente por cabos, fios e um cordão umbilical de controle, em oposição a uma estrutura rígida ou semirrígida ou a um conduto que retém pressão conectado à superfície. Todo o controle de pressão e contenção de hidrocarbonetos ocorre no fundo do mar com o cabo percorrendo da embarcação ao sistema submarino através da água, atravessando, então, o dispositivo de controle de pressão submarino e penetrando no poço.

[008] Diferentemente da intervenção convencional com riser, em que os equipamentos são construídos a bordo seção por seção, os sistemas de intervenção sem riser geralmente são descidos e recuperados usando-se cabos como uma ou duas unidades, o que permite uma descida muito mais rápida em poços em águas profundas do que seria possível com sistemas com riser equivalentes.

[009] Normalmente, durante operações normais em águas rasas (menos de 600 m), as conexões entre a embarcação na superfície e o sistema de intervenção submarino são compostas por quatro cabos de guia, pelo cordão umbilical e pelo cabo de perfilagem. Normalmente, em águas mais profundas (a mais de 600 m), utilizam-se sistemas sem cabos de guia, os quais compreendem apenas o cabo de perfilagem e o cordão umbilical. Isso acontece, pois não é possível exercer tensão o suficiente para manter a separação entre os cabos de guia além de 600 m.

[0010] Em qualquer profundidade, independentemente do sistema usado, é importantíssimo que os cabos que vão da embarcação ao sistema de intervenção não colidam, principalmente o cordão umbilical e o cabo de perfilagem. O cabo de perfilagem é descido e recuperado a velocidades de até 90 pés por minuto (cerca de 27,5 m/min), o que é suficiente para cortar o cordão umbilical caso os dois cabos entrem em contato.

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3/24 [0011] Em termos gerais, o controle dos cabos descidos é essencial para se garantir a descida, a operação e a recuperação segura e confiável do sistema de intervenção como um todo. A incapacidade de se impedir o contato ou o entrelaçamento involuntário dos cabos resulta em graves dificuldades operacionais ou na suspensão das operações.

[0012] Além da profundidade do cabo de guia para descer equipamentos suspensos, estes são descidos de maneira suspensa da embarcação ou plataforma de superfície e, normalmente, compensados para minimizar qualquer movimento dos equipamentos descidos e do cabo de implantação ocasionado pelo movimento da embarcação, e lidamos com qualquer desalinhamento decorrente disso na profundidade alvo, por exemplo, descendo um ROV nos arredores da instalação submarina.

[0013] Quando os equipamentos são descidos sem cabos de guia, como na operação suspensa descrita acima, eles se movem pela coluna de água por causa das correntes que, além de atingi-los, também atingem o cabo que os desce. O perfil de corrente da superfície ao leito do mar muda o tempo todo dependendo das condições climáticas, mas diferentes perfis regionais também podem influenciar no movimento dos equipamentos dentro da água.

[0014] Em especial, se o perfil de corrente for alto perto da superfície da coluna de água e a carga descida for relativamente leve, os equipamentos podem ser conduzidos verticalmente até um grau razoavelmente elevado logo abaixo da embarcação ou plataforma de superfície. Isso traz o risco de os equipamentos descidos, ou os cabos conectados a eles, colidirem com equipamentos no casco da embarcação, que podem incluir os propulsores da embarcação ou equipamentos de caráter temporário, como bóias acústicas, cabos de POD, cordões umbilicais e seus semelhantes.

[0015] Enquanto os equipamentos descidos atravessam a coluna de água, ainda há o risco de que eles se entrelacem e rocem com outros cabos advindos da embarcação ou plataforma. Em diversas situações, é

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4/24 possível que novos cabos sejam descidos da embarcação para realizar outras atividades e/ou auxiliar na implantação principal. Em alguns casos, esses cabos podem ser fixados no leito do mar, como no caso dos cabos de guia padrão discutidos acima, ou podem ser suspensos, como no caso dos cordões umbilicais de veículos submarinos remotos (ROV).

[0016] Quando os equipamentos descidos se aproximam da profundidade-alvo, sua posição pode estar a certa distância do alvo devido à corrente. Torna-se, portanto, necessário usar um meio que guie os equipamentos descidos ao alvo. Normalmente, isso é feito usando-se um ROV ou equipamentos semelhantes. Há tecnologias que monitoram a posição dos equipamentos em relação ao alvo e, portanto, ao menos sabem onde eles se encontram, mas, ainda assim, há a necessidade de localizá-los e manipulá-los rumo ao alvo para se realizar a instalação final e ela precisa ser atendida.

[0017] Normalmente, os sistemas de intervenção usam fluidos para operar e controlar o poço, bem como para expulsar o lubrificador do poço após expô-lo a eles. Isso significa que ou um abastecimento constante de fluido é bombeado ao sistema de intervenção pela embarcação ou o fluido precisa ser armazenado no fundo do mar no sistema de intervenção para durar por um período de tempo predeterminado.

[0018] Ambas as opções são básicas, porém onerosas. Afinal, os cordões umbilicais são caros e, embora em águas rasas seja viável ter um cordão umbilical que contenha vários tubos, tanto para o abastecimento de fluidos quanto para o controle do poço, à medida que a profundidade da água aumenta, também aumenta o peso do cordão umbilical e, no fim das contas, ele não consegue mais suportar seu próprio peso. Por essa razão, equipamentos de manuseio onerosos e complexos se fazem necessários para controlar o cordão umbilical.

[0019] Por outro lado, o armazenamento de fluido no sistema de intervenção acrescenta peso e volume às estruturas, que já são espaçosas, trazendo, assim, problemas de manuseio. Outro problema que

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5/24 surge é o de determinar a quantidade de fluido disposta no sistema com o intuito de controlar a perda de fluido devido a vazamentos etc.

[0020] É possível combinar ambas as opções, mas a solução resultante seria excessivamente complexa e onerosa. Em águas profundas, em especial, a complexidade do sistema aumenta junto com o tamanho e o peso geral dos equipamentos necessários a bordo da embarcação. Isso pode levar a interfaces complexas com a embarcação ou a limitações quanto à disponibilidade de embarcações adequadas a realizar o trabalho devido à área básica ocupada dos diversos equipamentos e/ou às exigências de içamento e manuseio.

[0021] A presente invenção descreve um sistema de intervenção projetado para solucionar os principais problemas descritos acima.

[0022] Um dos objetivos da presente invenção é o de proporcionar um sistema de intervenção submarino para guiar a descida de equipamentos submarinos, em especial, advindos de uma embarcação ou plataforma de superfície, que solucione os problemas supramencionados usando métodos de implantação conhecidos.

[0023] Outro objetivo da presente invenção é o de proporcionar um sistema de intervenção submarino que combine as vantagens de um cabo de guia de implantação e recuperação às vantagens de um sistema sem cabo de guia, mas que, ao mesmo tempo, evite que cabos paralelos que atravessem a coluna de água se colidam ou rocem uns com os outros, bem como oriente os equipamentos diretamente ao local desejado.

[0024] Ademais, outro objetivo da presente invenção é o de proporcionar um sistema de intervenção submarino que solucione o problema de alimentar fluidos ao fundo do mar.

[0025] De acordo com um aspecto da presente invenção, propomos um sistema submarino de intervenção ou implantação que compreende: uma bobina, adaptada para uso no fundo do mar; um transportador, adaptado para ser suspenso por uma embarcação ou plataforma

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6/24 de superfície; um cabo de guia enrolado na bobina, a extremidade livre do cabo de guia conectada ao transportador; e um meio propulsor que gira a bobina, em um sentido, para desenrolar certa extensão do cabo de guia à medida que a distância entre a bobina e o transportador aumenta e, no sentido oposto, para enrolar certa extensão do cabo de guia à medida que a distância entre a bobina e o transportador diminui.

[0026] O cabo de guia garante que, à medida que o transportador se aproxima da bobina, tanto o transportador quanto qualquer equipamento a ele conectado ou acoplado seja conduzido rumo à bobina, garantindo, assim, o alinhamento otimizado dos equipamentos.

[0027] O transportador pode ser qualquer dispositivo descido ao leito do mar e recolhido de lá regularmente durante operações em águas profundas. Para maior vantagem, o transportador compreende uma unidade de alimentação de fluido submarina. Como alternativa, o transportador compreende um mandril de teste/elevação. Como alternativa, ele compreende uma seção de lubrificador.

[0028] Para maior conveniência, o cabo de guia inclui um cabo de guia superior e outro inferior.

[0029] Para maior vantagem, o cabo de guia inferior mantém a alimentação, a comunicação e/ou a orientação de qualquer equipamento suspenso pelo transportador.

[0030] De preferência, também são usados meios de guia para guiar o cabo de guia entre a bobina e o transportador.

[0031] Para maior vantagem, os meios de guia compreendem um braço de guia. Para maior conveniência, o braço de guia pode ser disposto sobre a bobina ou ao lado dela. Em algumas concretizações, os meios de guia compreendem um braço de guia em forma de L.

[0032] Para maior conveniência, os meios de guia compreendem ainda um ou mais rolos ou roldanas para girar no braço de guia. Em uso, o cabo de guia passa, pelo braço de guia e em torno dos rolos ou

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7/24 roldanas, da bobina ao transportador.

[0033] Como alternativa, os meios de guia compreendem um receptáculo disposto em um componente submarino, receptáculo este que o cabo de guia atravessa.

[0034] De preferência, o receptáculo possui rolos opostos para guiar e/ou manter o cabo de guia.

[0035] Para maior vantagem, os meios de guia incluem ainda meios de canalização que podem ser instalados no componente submarino para orientar o transportador à medida que ele se aproxima da bobina.

[0036] De preferência, os meios de canalização compreendem um par de membros opostos, curvados e alongados.

[0037] Para maior vantagem, o transportador possui um braço que se estende a partir de um mandril suspenso pela embarcação ou plataforma de superfície. Para maior conveniência, o transportador se estende a partir de um mandril conectado à superfície por um cabo de perfilagem. Como alternativa, o transportador se estende a partir de um mandril de teste/elevação suspenso a partir da superfície por um cabo de talha.

[0038] Em algumas concretizações o transportador pode constituir parte integrante do mandril.

[0039] De preferência, a bobina é orientada na vertical.

[0040] Para maior vantagem, o meio propulsor é um motor. De preferência, o motor é um motor hidráulico ou elétrico.

[0041] De acordo com outro aspecto da presente invenção, propomos um método para guiar um componente através de uma coluna de água entre a superfície e uma instalação submarina que compreende as etapas de: ligar uma extremidade de um cabo de guia a uma bobina submersa; ligar a outra extremidade do cabo de guia ao componente; e girar a bobina de modo a conduzir o componente à posição desejada.

[0042] De preferência, o método compreende ainda a

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8/24 etapa de conectar o componente a um transportador e ligar a outra extremidade do cabo de guia ao transportador.

[0043] Para maior vantagem, o método inclui ainda a etapa de alinhar o componente guiado a outro componente submarino.

[0044] De preferência, a etapa de alinhamento compreende girar o componente guiado em torno de um eixo vertical antes de conectá-lo ao componente submarino.

[0045] Doravante, descreveremos uma concretização da presente invenção com base nos desenhos anexos e em suas ilustrações, dentro os quais:

[0046] a Figura 1 é uma vista esquemática de um sistema submarino de acordo com um aspecto da presente invenção;

[0047] as Figuras 2 de (a) a (i) ilustram a operação do sistema submarino da presente invenção;

[0048] a Figura 3 é uma vista esquemática de um sistema submarino de acordo com outro aspecto da presente invenção;

[0049] a Figura 4 é uma vista esquemática de cima e em perspectiva da parte superior de um sistema submarino de acordo com ainda outro aspecto da presente invenção;

[0050] a Figura 5 é uma vista esquemática de cima e em perspectiva da parte superior do sistema submarino da Figura 4 à medida que um mandril de teste/elevação se aproxima de um ferrolho submarino;

[0051] a Figura 6 é uma vista esquemática de cima e em perspectiva do mecanismo de guia de uma concretização da presente invenção;

[0052] a Figura 7 é um vista esquemática de cima e em perspectiva do mecanismo de guia da Figura 6 em uma configuração parcialmente alinhada;

[0053] a Figura 8 é uma vista esquemática de cima e em perspectiva do mecanismo de guia da Figura 7 em uma configuração

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9/24 totalmente alinhada;

[0054] a Figura 9 é uma vista esquemática e em perspectiva de um sistema submarino de acordo com outro aspecto da presente invenção;

[0055] as Figuras de 10 a 17 são vistas esquemáticas da implantação de um sistema de acordo com outro aspecto da presente invenção;

[0056] a Figura 18 é uma vista esquemática de uma unidade de alimentação de fluido submarina da concretização alternativa;

[0057] a Figura 19 é uma vista detalhada da seção de lubrificador da Figura 10; e [0058] as Figuras 20 de (a) a (f) são vistas esquemáticas de uma sequência de implantação de uma concretização alternativa da presente invenção.

[0059] Voltando-nos agora às Figuras, a Figura 1 ilustra uma concretização da presente invenção em que um sistema submarino 1, adaptado, de preferência, para implantações ou intervenções, é disposto em um ferrolho submarino 2, como, por exemplo, uma cabeça de controle de pressão (PCH), que, por sua vez, conecta-se a uma cabeça de poço submarina não-ilustrada nas Figuras.

[0060] O cabo de perfilagem 3, para realizar operações de intervenção no poço, estende-se a partir da superfície, atravessa a cabeça de controle de pressão, atravessa a cabeça de poço submarina e penetra no poço.

[0061] O ferrolho submarino é ilustrado como um conector 6 disposto sobre uma seção de lubrificador 4, que é disposta sobre a cabeça de poço submarina ou ao lado dela. Um mandril 5 é suspenso no cabo de perfilagem a partir da superfície e pode ser inserido no conector ou removido dele. O mandril do cabo de perfilagem pode ter sua posição travada dentro do conector.

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10/24 [0062] O sistema submarino compreende um meio de armazenamento 7 para dispor certa extensão de um cabo de guia 8. Em uma concretização, o cabo de guia é enrolado no meio de armazenamento. O meio de armazenamento consiste em um cilindro ou bobina vertical 9 com um corpo cilíndrico, que, em algumas concretizações, é munido de flanges alongados 10 em cada extremidade para evitar que o cabo de guia saia do corpo cilíndrico e trave o cilindro à medida que este gira.

[0063] Na concretização ilustrada, o cilindro é disposto abaixo do conector da cabeça de controle de pressão, em torno do eixo central da seção de tubo do lubrificador. Isso mantém o cilindro próximo ao tubo e ajuda a protegê-lo contra danos acidentais durante o manuseio e contra danos por colisão causados por objetos que caiam através da coluna de água e o acertem.

[0064] Conforme ilustra a Figura 9, um meio propulsor 11 é disposto ao lado do cilindro para girá-lo. O meio propulsor gira o cilindro em sentidos opostos de modo que, no primeiro sentido, o cabo de guia se desenrole do cilindro e, no segundo, ele se enrole no cilindro.

[0065] De preferência, o meio propulsor é um motor hidráulico ou elétrico capaz de operar em ambientes submarinos.

[0066] O braço de guia 12 estende-se na horizontal a partir do flange superior 10 do cilindro por uma distância suficiente para desviar da cabeça de controle de pressão. Em seguida, ele curva-se para cima substancialmente em 90° para se estender verticalmente a uma posição adjacente à parte de cima da cabeça de controle de pressão ou acima dela. Por conseguinte, no exemplo ilustrado, o braço de guia é substancialmente em forma de L.

[0067] Meios de roteamento 13 para indicar a rota ao cabo de guia são dispostos no braço de guia. Na concretização ilustrada, os meios de roteamento são dispostos na dobra do braço em forma de L, bem como em sua extremidade distal dele. No entanto, os meios de roteamento

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11/24 podem ser dispostos em qualquer posição ao longo do braço de guia. Os meios de roteamento podem compreender um ou mais rolos ou roldanas pelos quais o cabo de guia possa passar, conforme descreveremos mais adiante.

[0068] Uma extremidade do cabo de guia conecta-se ao cilindro 9, e o cabo de guia enrola-se em torno do cilindro, atravessa o braço de guia 12 e enrola-se em torno dos meios de roteamento 13.

[0069] Conforme ilustra a Figura 1, um mandril 5 é suspenso no cabo de perfilagem sustentado pela superfície, o mandril sendo disposto sobre o ferrolho submarino 2. Um braço 14 estende-se a partir do mandril. Em algumas concretizações, o mandril é um mandril de teste/elevação disposto em volta de um cabo de talha que se acopla a um conector no ferrolho submarino.

[0070] O braço do mandril pode constituir parte integrante do mandril ou ser conectado a ele por meios de fixação adequados. Em algumas concretizações, o braço do mandril constitui parte integrante do mandril de teste/elevação ou é conectado a ele ou constitui parte integrante de uma placa de montagem conectada ao mandril de teste/elevação ou é conectado a ela.

[0071] Na concretização da Figura 1, o braço do mandril estende-se para cima em um ângulo de cerca de 45° em relação à superfície superior do mandril e apresenta uma protuberância substancialmente horizontal 15 em sua extremidade livre.

[0072] A extremidade livre do cabo de guia 8 conecta-se ao braço do mandril. A extremidade do braço do mandril possui um ponto de fixação 16 para a extremidade livre do cabo de guia. Em uma concretização, o ponto de fixação pode ser uma abertura pela qual a extremidade livre do cabo de guia atravessa e é amarrada.

[0073] Doravante, descreveremos a operação do equipamento com referência ao ciclo operacional ilustrado nas Figuras 2 de (a) a (i).

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12/24 [0074] O sistema submarino 1 é conectado a um componente que será implantado temporariamente no fundo do mar. Na concretização ilustrada, esse componente é uma unidade de controle do poço P que se engatará à árvore-de-natal molhada T. Um ferrolho submarino 2 é conectado à parte superior da unidade de controle do poço.

[0075] O sistema submarino é conectado à unidade de controle do poço P ainda na embarcação para, só então, ser descido. Nesta etapa, o mandril de teste/elevação é conectado ao ferrolho submarino 2 e o cabo de guia 8 do sistema submarino é recolhido por uma extensão suficiente para que sua extremidade livre passe em torno dos meios de roteamento 13 do braço de guia 12 e conecte-se ao ponto de fixação 16 do braço mandril 14.

[0076] A unidade de controle do poço é descida ao fundo do mar por um cabo de talha H, conforme ilustra a Figura 2, e conectada à árvore-de-natal molhada e à sua fonte de alimentação, vide a Figura 2 (b). A partir daí, o sistema submarino exerce tração constante ao cabo de guia 8, que é controlado pelo operador na embarcação na superfície.

[0077] Uma vez posicionado no fundo do mar, o mandril de teste/elevação 5 é desconectado remotamente pelo operador na superfície e erguido à superfície recolhendo-se o cabo de talha H. Um guincho na superfície (não-ilustrado) exerce tração o suficiente para superar o peso do mandril e a tração oposta do sistema de guia submarino 1 a fim de erguer o mandril à superfície.

[0078] À medida que se ergue o mandril de teste/elevação 5 através da coluna de água, conforme ilustra a Figura 2 (c), o braço do mandril 14 é erguido e o cabo de guia 8 conectado a ele desenrola-se do cilindro submarino 9, que permanece fixo no lugar na instalação submarina.

[0079] Quando o mandril 5 chega à superfície, o cabo de guia 8 do sistema de guia submarino é amarrado a um guincho, ou outra estrutura a bordo da embarcação, que o retém enquanto o mandril de teste/elevação 5 é desconectado e substituído pelo mandril de um cabo de

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13/24 perfilagem (no caso, o transportador de carga) e pela coluna de ferramenta do cabo de perfilagem 17 adequada (a carga), vide a Figura 2 (d). Depois disso, o mandril do cabo de perfilagem é descido ao fundo do mar junto com o cabo de guia 8.

[0080] O mandril e a coluna de ferramenta do cabo de perfilagem 17 são descidos através da coluna de água com a tração dos guinchos combinados controlando a posição da carga, vide a Figura 2 (e).

[0081] À medida que o guincho na superfície desce o cabo, o sistema submarino 1 enrola-se no cabo de guia 8, conduzindo o mandril e a coluna do cabo de perfilagem 17 conectados a ele ao local desejado. Isso garante que o mandril seja descido através da coluna de água à posição desejada e impede que o mandril seja adversamente afetado por correntes ou condições locais, conforme ilustra a Figura 2 (f).

[0082] Ao término do trabalho do cabo de perfilagem, o mandril e a coluna de ferramenta do cabo de perfilagem 17 são recolhidos à superfície desenrolando-se o cabo de guia 8, conforme descrito acima, da bobina submarina, vide a Figura 2 (g).

[0083] Se novos manejos das ferramentas do cabo de perfilagem 17 forem necessários, então, a sequência de etapas é repetida conforme desejado da Figura 2 (d) à Figura 2 (g).

[0084] Após o término do trabalho no fundo do poço, o mandril e a coluna de ferramenta do cabo de perfilagem 17 são recolhidos e, ao chegar à superfície, são novamente substituídos, pela última vez, pelo mandril de teste/elevação 5, que é, então, descido ao fundo do mar pelo cabo de talha H para conectar-se ao ferrolho submarino 2, vide a Figura 2 (h).

[0085] A unidade de controle do poço P, conectada ao ferrolho submarino 2, é desconectada da cabeça do poço e ambos são reconduzidos à superfície, conforme ilustra a Figura 2 (i), concluindo assim o serviço.

[0086] Perceber-se-á que a presente invenção propõe

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14/24 um aparelho e método para controlar a descida de equipamentos submarinos através de uma coluna de água que atenua os efeitos adversos de condições climáticas locais, bem como de perfis de corrente locais. As concretizações da presente invenção proporcionam uma solução simples e econômica aos problemas previamente destacados que podem ocorrer quando o equipamento descido não atravessa a coluna de água de maneira uniforme. Não há a necessidade de intervenção por mergulhadores ou veículos submarinos remotos (ROV) para garantir que o equipamento seja descido com eficiência à área desejada.

[0087] A tração no cabo de perfilagem 3 ou no cabo de talha H do braço do mandril 14 à superfície e a tração no cabo de guia 8 do braço do mandril 14 à bobina 9 garantem que qualquer componente ao qual o braço do mandril 14 seja conectado ou acoplado seja manuseado com segurança entre a superfície e o local desejado no fundo do mar.

[0088] A Figura 3 ilustra uma concretização alternativa da presente invenção, na qual um dispositivo flutuante 18 é disposto sobre o mandril de teste/elevação 5 e o braço 14 constitui parte integrante do dispositivo flutuante ou é meramente conectado a ele.

[0089] Nesta concretização, a adição do dispositivo flutuante 18 ajuda no recolhimento do mandril de teste/elevação 5 ou do mandril do cabo de perfilagem 17 à superfície já que compensa o peso deles. Ademais, o dispositivo flutuante permite descer ferramentas pesadas de qualquer tamanho específico com o cabo de perfilagem, pois compensa todo ou parte do peso das ferramentas e/ou do mandril do cabo de perfilagem. Em circunstâncias normais, a redução no peso das ferramentas suspensas torna a descida bem mais difícil já que cargas mais leves estão sujeita a maiores influências adversas causadas pelas correntes predominantes. A presente invenção anula esse efeito adverso, visto que o cabo de guia que conecta a carga útil à unidade de controle do poço no fundo do mar a conduz com eficiência à unidade de controle do poço contrapondo o efeito da corrente.

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15/24 [0090] A Figura 4 ilustra outra concretização, na qual um braço 14' conecta-se à superfície superior do mandril de teste/elevação 5 e estende-se substancialmente na horizontal em relação a ela. O mandril de teste/elevação possui um olhal de içamento 19 em sua superfície superior, ao qual um cabo de talha H advindo da superfície é conectado de maneira removível.

[0091] Nesta concretização, um meio de guia 20, na forma de um bloco de guia, conecta-se à lateral do ferrolho submarino 2 para ajudar a conduzir o cabo de guia 8 entre o cilindro 9 e o braço 14'.

[0092] O bloco de guia compreende um receptáculo substancialmente quadrado 21 que pode se conectar à lateral do ferrolho submarino por meios de fixação adequados. O receptáculo possui uma superfície superior aberta 22, e um membro tubular 23 estende-se abaixo dele para proporcionar uma via de passagem ao cabo de guia.

[0093] O receptáculo pode ser conectado a um quadro de proteção 24 que envolve o ferrolho submarino.

[0094] Na concretização ilustrada, dois rolos 25 são dispostos lado a lado na parte de cima do receptáculo. Os rolos podem ser conectados rotativamente a fusos (não-ilustrados), que se projetam a partir da parte de cima do receptáculo.

[0095] Um mecanismo de guia 26 também pode ser disposto na superfície superior do ferrolho submarino para ajudar a alinhar o mandril de teste/elevação ao ferrolho submarino. Conforme ilustrado, por exemplo, na Figura 7, em uma concretização, o meio de guia compreende um par de tiras alongadas opostas plásticas ou metálicas 27.

[0096] Na concretização ilustrada, as tiras são curvadas e possuem uma superfície interna côncava e uma superfície externa convexa. As tiras são dispostas na parte de cima do ferrolho submarino 2 ao lado do receptáculo 21, com as superfícies externas convexas voltadas uma para a outra de modo a exercer uma ação de afunilamento a fim de inserir o braço 14'

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16/24 na orientação correta para conectar o mandril de teste/elevação 5 ao ferrolho submarino 2 ou qualquer outro equipamento de cabo de perfilagem dentro do poço.

[0097] A região superior do quadro 24 que envolve o ferrolho submarino pode ser rebaixada ou removida para permitir que as tiras curvadas sejam dispostas na cabeça de controle.

[0098] Em uso, à medida que o braço 14' se aproxima do ferrolho submarino 2, ele é forçado a girar em torno do eixo vertical do mandril 5, conforme ilustra a Figura 5, rumo ao receptáculo 21 graças ao encurtamento da extensão do cabo de guia 8 entre o cilindro 9 e o braço 14'. À medida que o braço gira, ele se alinha sobre as tiras curvadas opostas 27 do mecanismo de guia e a continuação do enrolamento do cabo de guia 8 o descerá entre as duas tiras para proporcionar o alinhamento correto em torno do eixo vertical, vide a Figura 6.

[0099] Conforme ilustra a Figura 7, os rolos de guia 25 (e, portanto, o cabo de guia 8 que os atravessa) são dispostos sobre as peças do receptáculo de guia 21 para garantir que o cabo de guia 8 não roce ou prendá-se ao receptáculo de guia 21 fixo quando desenrolado ou enrolado. Esse esquema, contudo, dispõe o traço de alinhamento correto, que o braço 14' deve penetrar, abaixo dos rolos 25, que o braço não pode atravessar. Os rolos são, portanto, dispostos de modo que sejam livres para se mover para baixo quando tocados pelo braço 14' à medida que ele é descido, expondo assim o traço de alinhamento correto 26 para que o braço se engate a ele à medida que conclui seu movimento para baixo, conforme ilustra a Figura 8.

[00100] A Figura 9 ilustra outra concretização da presente invenção, na qual o motor de submerso 11 e o cilindro 9 encontram-se na base de uma seção de lubrificador 28 dentro de um quadro de proteção 29. Este protege o motor e o cilindro e, dependendo do acesso concedido ao pessoal a bordo, os dispõem em um local mais conveniente para a inspeção e/ou manutenção.

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17/24 [00101] As concretizações da presente invenção proporcionam um sistema de intervenção submarino e um método para guiar equipamentos rumo a uma instalação submarina, sem o risco entrelaçar ou enroscar os cabos de guia. Além disso, também se elimina o risco de abrasão da superfície externa de equipamentos ou componentes como os cabos umbilicais ligados à superfície externa do equipamento pelos cabos de guia.

[00102] Ademais, as concretizações descritas não sofrem dos problemas de equipamentos livres que se desalinham devido a correntes enquanto atravessam a coluna de água, e os equipamentos podem ser descidos com segurança a partir da superfície e guiados à instalação submarina sem a necessidade de supervisão por mergulhadores ou ROVs do sistema de guia, que é, ao mesmo tempo, mais econômico e mais seguro do que os dispositivos e métodos disponíveis hoje em dia.

[00103] As Figuras de 10 a 19 ilustram outra concretização da presente invenção, na qual o cabo de guia 38 compreende cabos de guia superior e inferior que operam sincronicamente na intervenção do poço.

[00104] Na concretização ilustrada, uma unidade de controle do poço P é suspensa, por uma embarcação de superfície V, dentro da coluna de água, e um equipamento submarino, no caso um lubrificador 30, é disposto sobre a unidade de controle do poço P.

[00105] Nesta concretização, o cabo de guia inferior 31 é controlado por um guincho elétrico/hidráulico, semelhante ao descrito acima, disposto no lubrificador. O cabo de guia inferior refere-se a um cabo leve de tensão/eletricidade/comunicação enrolado na bobina 9 do guincho. A extremidade inferior do cabo alimenta energia e informações, conforme desejado, ao sistema de intervenção.

[00106] A extremidade superior do cabo de guia 31 conecta-se a uma interface 32 disposta no lubrificador 30. Essa interface sustenta o cabo de guia 31 ao mesmo tempo em que possibilita a conexão a

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18/24 um conector correspondente por cima. Quando o conector correspondente é erguido ou descido dentro da coluna de água, o guincho desenrola o cabo e mantém a energia, comunicação e orientação de qualquer equipamento suspenso pela interface do cabo superior/inferior com o sistema de intervenção.

[00107] O cabo superior 33 compreende um cabo combinado de tensão/eletricidade/comunicação com capacidade de tração para sustentar uma unidade de alimentação de fluido submarina 34 (ou qualquer outra unidade de equipamentos) através da coluna de água. O cabo de guia superior 33 é alimentado por uma bobina (não-ilustrada) a bordo da embarcação V. Essa bobina a bordo da embarcação pode ser definida como uma bobina de controle ou, como alternativa, pode ser definida para uma tensão constante. A extremidade inferior do cabo superior pode culminar em um conector que se conecta a um conector correspondente na unidade de equipamentos sustentada. Energia elétrica ou informações são alimentadas à unidade sustentada e/ou, através dela, a um cabo inferior 31 do cabo de guia, conforme desejado.

[00108] A combinação dos cabos inferior e superior do cabo de guia 38 forma um cabo único contínuo que, advindo do equipamento no leito do mar, atravessa a unidade de equipamentos descida até chegar à embarcação.

[00109] Conforme ilustra a Figura 18, a unidade de alimentação de fluido submarina 34 é uma unidade compacta que combina um mandril convencional do lubrificador, uma caixa de gaxeta e uma coluna de ferramenta descida com controles elétricos, informações e fluidos necessários para controlar o sistema de intervenção e realizar as operações do cabo de perfilagem.

[00110] A unidade de alimentação de fluido submarina compreende várias unidades de alimentação eletrohidráulicas, principalmente de injeção de graxa, fluido de controle submarino para o sistema de controle do

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19/24 poço, fluido de controle submarino para a árvore-de-natal molhada e válvula de segurança de fundo de poço, produtos químicos fluido de lavagem do lubrificador submarino. Além disso, também são incluídos vários tanques de armazenamento, principalmente para graxa, fluido de controle de intervenção submarino, fluido de controle submarino para equipamentos molhados, produtos químicos e fluido de lavagem. As unidades ou tanques flutuantes 35 podem ser dispostos na unidade de alimentação de fluido submarina para fornecer suporte ao peso da unidade e ajudar no manuseio. É possível dispor um quadro de proteção 36 em torno da unidade.

[00111] A unidade de alimentação de fluido submarina também compreende uma unidade de cabo de perfilagem submarina 37, um mandril do conector submarino, um depósito ou gaiola de armazenamento de ferramentas, e unidades de compensação de pressão/controles submarinos para todos os itens mencionados.

[00112] Os sistemas atuais podem ser adaptados para incorporar os componentes-chave da presente invenção. O sistema também pode ser usado exclusivamente para guiar equipamentos à unidade de controle do poço, substituindo, assim, os cabos de guia para guiar os equipamentos ao fundo do mar de acordo com o método descrito acima em relação a outras concretizações.

[00113] As Figuras de 10 a 17 ilustram a sequência de implantação.

[00114] Depois que a unidade de controle do poço P for descida pelo cabo de talha principal, ela pode ser levada à posição correta, sobre a árvore-de-natal T, por meio de um ROV. A Figura 10 ilustra um ROV alimentado por uma unidade de controle do ROV suspensa na água abaixo da embarcação por um cordão umbilical dedicado. A unidade de controle do poço é conectada à árvore-de-natal molhada, conforme ilustra a Figura 11, e o mandril de teste/elevação 5', a que a extremidade superior do cabo inferior 31 do cabo de guia é conectada, é desconectado e conduzida à superfície pelo

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20/24 cabo de talha principal H, conforme ilustram as Figuras 12 e 13.

[00115] Em seguida, o cabo de guia superior 33 é conectado à unidade de alimentação de fluido submarina 34 a bordo da embarcação e, então, a unidade de alimentação é descida da embarcação pelo cabo de guia superior 33, que atua como o cordão umbilical de suporte carga principal com a ferramenta necessária normalmente disposta dentro da gaiola de ferramentas. À medida que o cabo de guia superior 33 desce, o cabo de guia inferior 31 enrola-se, conduzindo, assim, a unidade de alimentação de fluido submarina ao sistema de intervenção. Isso é ilustrado nas Figuras 14 e

15.

[00116] O guincho disposto no sistema de intervenção também pode ser usado para monitorar o movimento da embarcação V em relação ao sistema de intervenção (estacionário) e, portanto, pode ser usado para fins de compensação ativa das roldanas.

[00117] Depois que o mandril na unidade de alimentação de fluido submarina 34 se engata ao ferrolho submarino 2' sobre o lubrificador, conforme ilustra a Figura 16, são estabelecidas conexões de energia e comunicação. A conexão da unidade de alimentação de fluido submarina 34 ao lubrificador 30 pode ser assistida pelo ROV, conforme ilustrado.

[00118] As unidades de alimentação hidráulicas na unidade de alimentação de fluido submarina podem ser ativadas para abastecer reservatórios de fluido, válvulas de função etc. dispostos na unidade de controle do poço P. A descida, o controle e o monitoramento da coluna de ferramenta do cabo de perfilagem dentro do poço são, portanto, realizados por meio do cabo de guia superior 33, que atua como cordão umbilical de suporte de carga que sustenta a unidade de alimentação de fluido submarina.

[00119] A Figura 17 ilustra a unidade de alimentação de fluido submarina 34 em posição operacional sobre a unidade de controle do poço.

[00120] Depois de descer a coluna, o lubrificador 30 pode

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21/24 ser expulso usando-se o fluido armazenado nos tanques da unidade de alimentação de fluido submarina; em seguida, o mandril pode ser liberado, permitindo que o cabo de guia superior 33 enrole-se para erguê-lo à superfície e, por sua vez, erguer o cabo de guia leve/cordão umbilical 31.

[00121] A unidade de alimentação de fluido submarina 34 pode ser abastecida na superfície com qualquer fluido desejado e descida de volta ao fundo do mar para realizar novas operações.

[00122] As etapas acima são repetidas até a conclusão do serviço necessário, quando o mandril de elevação 5' é descido para recolher o sistema de intervenção do leito do mar.

[00123] As Figuras 20 de (a) a (f) ilustram a sequência de implantação de outra concretização da presente invenção. Utilizamos os mesmos números de referência para identificar os mesmos elementos revelados nas concretizações anteriores, mas acrescidos de 100.

[00124] Nesta concretização, o guincho de guia e o cabo de guia 108 conectam-se a um cilindro ou bobina horizontal 109 disposto na unidade de controle do poço P. O meio propulsor para o cilindro também pode ser disposto na unidade de controle do poço. A extremidade livre do cabo de guia 108 conecta-se a um braço 114 na base da unidade de alimentação de fluido submarina 134. Tanto a unidade de alimentação quanto o braço conectam-se à base de uma seção de lubrificador 104.

[00125] A unidade de cabo de perfilagem submarina 137 é disposta sobre a seção de lubrificador 104 com o guincho da unidade de cabo de perfilagem submarina disposto na base da unidade de alimentação de fluido submarina 134. A cabeça de controle de pressão é disposta na parte de cima da seção de lubrificador.

[00126] Nesta configuração, o tamanho e o peso da unidade de alimentação de fluido submarina e do guincho do cabo de perfilagem são sustentados em uma posição inferior às concretizações anteriores, o que diminui a massa e a área expostas às correntes

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22/24 predomintantes e, portanto, leva a bem menos impactos à carga na seção de lubrificador durante as operações.

[00127] Com o guincho do cabo de perfilagem disposto na seção de lubrificador, tanto a seção de lubrificador quanto a cabeça de controle de pressão são recolhidos à superfície para a troca de ferramentas. O cabo de guia 108 tem a mesma função que nas concretizações anteriores no que se refere a guiar a aproximação e o afastamento da seção de lubrificador da unidade de controle do poço.

[00128] Com referência às Figuras 20 de (a) a (f), doravante, descreveremos a sequência de implantação.

[00129] Em primeiro lugar, a unidade de controle do poço P, o lubrificador submarino 104 e a cabeça de controle de alimentação são descidos ao fundo do mar e engatados à árvore-de-natal T. O cabo de implantação H sustenta o peso de todo o conjunto durante a descida, além de fornecer energia elétrica e controle. O controle e a conectividade elétrica são mantidos pelo cabo de implantação por meio de uma conexão nominal submarina padrão na cabeça de controle de alimentação com a interface do lubrificador submarino e por meio do cabo de guia combinado de carga/alimentação/controle entre o lubrificador submarino e a unidade de controle do poço.

[00130] A coluna de ferramenta do cabo de perfilagem é pré-montada na seção de lubrificador 104 com o cabo de perfilagem atravessando a cabeça de controle de pressão e passando por uma roldana no topo da seção de lubrificador, de onde desce para fora da seção de lubrificador rumo ao guincho fixo disposto na base.

[00131] Após a trava e as verificações de integridade, as barreiras do poço são abertas e a ferramenta do cabo de perfilagem descida ao poço para realizar as operações pretendidas. A energia e o controle na operação do cabo de perfilagem são mantidos a partir da superfície por meio de um cabo de implantação.

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23/24 [00132] Após a conclusão do serviço de fundo de poço, a coluna de ferramenta do cabo de perfilagem é recolhida de volta à seção de lubrificador submarino e as barreiras do poço se fecham.

[00133] Na etapa (c), o lubrificador submarino e a unidade de cabeça de controle de alimentação são desconectados da unidade de controle do poço e o conjunto é recolhido à superfície. O cabo de guia 108 se desenrola à medida que o conjunto se ergue através da coluna de água a fim de manter o contato físico e o controle com o conjunto submarino.

[00134] Na superfície, a cabeça de controle de pressão é desconectada da seção de lubrificador submarino e a coluna de ferramenta é trocada, conforme desejado. Em seguida, a cabeça de controle de pressão é conectada novamente ao lubrificador submarino e realizam-se as verificações pré-descida.

[00135] Na etapa (d), o lubrificador submarino e a unidade de cabeça de controle de pressão são, então, descidos novamente ao fundo do mar. Durante a descida, o cabo de guia 108 realiza sua função principal de guiar o conjunto seção de lubrificador submarina-cabeça de controle de pressão rumo à unidade de controle do poço, quando o lubrificador submarino é disposto sobre ela e conectado a ela. Como antes, após as verificações, as barreiras do poço se abrem e realizam-se as operações do cabo de perfilagem, conforme desejado.

[00136] Na etapa (e), a cabeça de controle de pressão e o lubrificador submarino são recolhidos à superfície para a troca da coluna de ferramenta.

[00137] Caso a coluna de ferramenta se perca no fundo do poço, é necessário recuperá-la pescando-a com uma coluna de ferramenta de pesca especial. A fim de acomodar a coluna de ferramenta de pesca junto à coluna de ferramenta original sobre as barreiras do poço na unidade de controle do poço, é necessário acrescentar uma extensão ao lubrificador. A etapa (f) ilustra o lubrificador submarino e a cabeça de controle de pressão

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24/24 sendo descidos com uma extensão E conectada a fim de se realizar operações de pesca. Nesta configuração, a extremidade do cabo de guia passou da base do lubrificador submarino à base da extensão de pesca.

[00138] Ao terminar, as barreiras do poço são fechadas e o lubrificador submarino e a cabeça de controle de pressão são recolhidos à superfície.

[00139] O sistema de intervenção de poços descrito supera todos os problemas básicos de intervenção de poços em águas profundas com um sistema que também pode ser usado na intervenção em águas rasas. O espaço e o volume do sistema como um todo são minimizados, a carga é conduzida com segurança através da coluna de água, seja qual for a profundidade desejada, e os cabos e fios são controlados para se evitar danos durante a descida. Ademais, o abastecimento de fluido ao sistema de intervenção é simplificado e localizado, e o custo total do sistema é reduzido.

[00140] A presente invenção também contempla modificações e melhorias. Por exemplo, o cabo de guia 8, 38 pode ser substituído por uma corda ou qualquer outro elemento capaz de operar no mar.

[00141] Acima, descrevemos algumas concretizações da presente invenção com ênfase em especial no uso de equipamentos de exploração de poços, que são descidos a um poço e, mais tarde, recolhidos; contudo, contempla-se que a presente invenção possa ser usada com qualquer equipamento que seja suspenso por uma embarcação ou plataforma de superfície, e descido a um poço para, mais tarde, ser recolhido ou qualquer equipamento que seja descido ou instalado em uma cabeça de poço no fundo do mar.

[00142] Perceber-se-á que o sistema submarino descrito acima também pode ser usado em qualquer situação em que seja preciso descer uma carga a uma unidade no fundo do mar e, mais tarde, recuperá-la.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema submarino para intervenção ou desenvolvimento (1) compreendendo uma bobina (9) adaptada para montagem submarina, um transportador (5) adaptado para suspensão a partir de um vaso de superfície ou plataforma, uma linha guia (8) envolvida na bobina, a extremidade livre da linha guia conectada ao transportador (5) caracterizado pelo fato de que compreende ainda um motor (11) para propulsão da bobina em uma direção para compensar um comprimento de linha guia conforme a distancia entre a bobina e o transportador dentro de uma coluna de água entre o vaso de superfície ou plataforma e a bobina adaptada para montagem submarina é aumentada e em outra direção para bobinar o comprimento de linha guia conforme a distancia entre a bobina e o transportador diminui, a linha guia para a bobina adaptada para montagem submarina restringe o movimento do transportador dentro da coluna de água entre o vaso de superfície e a bobina adaptada para montagem submarina.
2. Sistema submarino, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o transportador compreende uma unidade de energia de fluido submarino.
3. Sistema submarino, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o transportador compreende um mandril de teste/elevação.
4. Sistema submarino, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o transportador compreende uma seção de lubrificador.
5. Sistema submarino, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a linha guia inferior mantém a energia, comunicações e /ou orientação através de qualquer equipamento suspenso a partir do transportador.
6. Sistema submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de adicionalmente

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2/3 compreender um meio (20) guia para orientação da linha guia entre a bobina e o transportador.
7. Sistema submarino, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato do meio guia compreender adicionalmente um ou mais rolos ou feixes montados para rotação no braço guia.
8. Sistema submarino, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato do meio guia compreender adicionalmente um receptáculo (21) montado em um componente submarino através do qual a linha guia passa.
9. Sistema submarino, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o receptáculo é provido com rolos opostos (25) para guiar e/ou prender a linha guia.
10. Sistema submarino, de acordo com a qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato do meio guia compreender adicionalmente um meio de canalização (27) montável em um componente submarino para orientação do transportador conforme o transportador se aproxima da bobina.
11. Sistema submarino, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o meio de canalização compreende um par de membros curvados alongados opostos.
12. Sistema submarino, de acordo com a qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do transportador compreender um mandril (5) adaptado para ser suspenso a partir de vaso de superfície ou plataforma.
13. Sistema submarino, de acordo com a qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato da bobina (9) ser verticalmente orientada.
14. Método para guiar um componente através de uma coluna de água entre a superfície e uma instalação submarina, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de montagem do componente em ou

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3/3 para o transportador (5), suspender o transportador (5) na coluna de água entre a superfície e a instalação submarina, ligação de uma extremidade de uma linha guia (8) a uma bobina (9) adaptada para montagem submarina, ligação da outra extremidade da linha guia ao componente ou transportador (5), e ativação da bobina por meio de um motor, para propulsão da bobina em uma direção para compensar um comprimento de linha guia conforme a distancia entre a bobina e o transportador dentro de coluna de água entre o vaso de superfície ou plataforma e a bobina adaptada para montagem submarina é aumentada e em outra direção para bobinar o comprimento de linha guia conforme a distancia entre a bobina e o transportador diminui e restringindo o movimento do transportador dentro da coluna de água entre o vaso de superfície e a bobina adaptada para montagem submarina para manobrar o componente através da coluna de água à posição desejada.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato do método adicionalmente incluir a etapa de alinhamento do componente guiado com um componente submarino adicional.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato da etapa de alinhamento compreender rotação do componente guiado em torno de um eixo vertical antes do posicionamento com o componente submarino.
17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato da ativação e comunicação ser estabelecida através do componente durante a orientação do mesmo.