BRPI1007644B1

BRPI1007644B1 - Método para unir duas partes de uma tubulação submarina para conduzir fluídos e/ou gás

Info

Publication number: BRPI1007644B1
Application number: BRPI1007644-1A
Authority: BR
Inventors: Massimo Fontolan; Roberto Brandi; Luca Michelazzo; Bruno Rosa
Original assignee: Saipem S.P.A.
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2019-07-30
Also published as: EP2430346B1; TN2011000568A1; WO2010131096A8; RU2527896C2; IT1394064B1; ES2441555T3; EP2430346A1; WO2011001231A2; US20120261914A1; US8974149B2; EP2430347B1; ES2446350T3; WO2011001231A3; WO2010131096A1; RU2011150273A; AU2010267740B2; BRPI1007644A2; US8973237B2; US20120269582A1; EP2430347A2

Abstract

método para unir duas partes de uma tubulação submarina para conduzir fluidos e/ou gás. é descrito um método para a união de duas porções de uma tubulação submarina, para a condução de fluidos e/ou gás sobre o leito de um corpo de água, o método incluindo as etapas de: unir uma manga telescópica (39) tendo um primeiro cabeçote de acoplamento (40) a uma primeira extremidade (35) de uma primeira porção de tubulação (31}, acima do corpo de água (3); posicionar a primeira extremidade (35}, a manga telescópica (39}, e o primeiro cabeçote de acoplamento (40) em uma primeira determinada posição, abaixo do corpo de água (3); unir um segundo cabeçote de acoplamento (42) a uma segunda extremidade (36) de uma segunda porção de tubulação (32}, acima do corpo de água (3); posicionar a segunda extremidade (36) e o segundo cabeçote de acoplamento (42) em uma segunda posição determinada, próximo ao primeiro cabeçote de acoplamento (40), abaixo do corpo de água (3); e conectar hermeticamente os primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento (40, 42), abaixo do corpo de água (3). (

Description

Método para unir duas partes de uma tubulação submarina para conduzir fluidos e/ou gás.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a um método para unir duas 5 partes de uma tubulação submarina para a condução de fluidos e/ou gás sobre o leito de um corpo de água.

ESTADO DA ARTE ANTERIOR

Para o propósito da presente invenção, o termo tubulação submarina é geralmente destinado a significar uma tubulação colocada sobre o leito de um corpo de águas profundas, para conduzir gás e/ou fluidos, em especial petróleo.

, Uma tubulação submarina do tipo descrito cobre distâncias de centenas de quilômetros, é composta por tubos unidos uns aos outros em uma embarcação de assentamento, é lançada na água a partir da embarcação de assentamento, e é colocada sobre o leito do corpo de água à medida que ela é montada.

Cada tubo unitário tem normalmente 12 metros de comprimento, tem um diâmetro relativamente grande, variando entre 0,2 e 1,5 metros, e é composto por um cilindro de aço; uma cobertura protetora de material polimérico fica em contato com o cilindro de aço para protegê-lo contra corrosão, e às vezes uma pesada cobertura de concreto ou Gunite fica sobre a cobertura protetora polimérica, para deixar o tubo pesado e empurrá-lo para baixo.

Os tubos são unidos em instalações em terra, para construir * tubos com múltiplas unidades de comprimento, e em embarcações de assentamento, nas quais os tubos unitários ou os tubos com múltiplas unidades de comprimento são unidos para formar a tubulação, que é lançada para fora da embarcação, sobre o leito do corpo de água.

A tubulação é montada e lançada a partir da embarcação de assentamento usando um dentre dois métodos, dependendo da profundidade do corpo de água.

Em um primeiro método, a tubulação é formada em uma torre de lançamento que inclui uma estação de montagem, e é lançada substancialmente na vertical, de forma que ela assume uma configuração em forma de J entre a embarcação de assentamento e o leito do corpo de água. Este método é particularmente adequado para o assentamento de tubulações em águas muito profundas.

No segundo método, a tubulação é formada em uma linha de montagem substancialmente horizontal, e é lançada a partir de uma rampa que, na configuração de trabalho, serve para orientar e apoiar a tubulação ao longo de um caminho curvo tendo uma primeira porção acima da água, e uma segunda porção abaixo da água. As tubulações assentadas usando este método assumem uma configuração em

2/15 ν

forma de S entre a embarcação de assentamento e o leito do corpo de água.

Próximo da orla costeira e em águas rasas, as tubulações ficam normalmente enterradas no leito para protegê-las contra o estresse hidrodinâmico, mudanças de temperatura, e danos por corpos estranhos.

Enterrar tubulações submarinas no leito é uma prática comum em águas rasas, mas é algo difícil de se fazer, e economicamente inviável, em águas profundas. Como resultado, as tubulações são simplesmente colocadas sobre o leito em águas profundas, ficando expostas a objetos contundentes, tais como âncoras inadvertidamente rebocadas, que literalmente aram o leito e podem danificar a 10 tubulação, chegando mesmo ao ponto de arrebentá-la. Incidentes deste tipo são relativamente raros, mas os danos causados são enormes, tanto em termos de poluição e como pelo fato de que muitos países dependem quase inteiramente de tais tubulações para o seu provisionamento de energia.

Quando eles ocorrem, portanto, devem ser tomadas 15 medidas imediatas para reparar, vedar e restaurar as características mecânicas da tubulação.

Vários métodos para se fazer isso têm sido propostos, alguns dos quais proveem a realização de todo o trabalho de reparo no corpo de água, e outros provêem a realização de parte do trabalho de reparo acima do corpo de água, e 20 parte no corpo de água.

Um método de reparação descrito na patente U.S.

• 5.437.517 compreende as etapas de cortar fora a seção danificada da tubulação, para formar uma primeira e uma segunda porções de tubulação tendo uma primeira e uma segunda extremidades, respectivamente; unir um primeiro cabeçote de acoplamento à 25 primeira porção de tubulação no corpo de água; unir um segundo cabeçote de acoplamento à segunda porção de tubulação no corpo de água; colocar uma manga telescópica, tendo um terceiro e quarto cabeçotes de acoplamento, no corpo de água, entre os primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento; alinhar a primeira porção de tubulação, a segunda porção de tubulação e a manga telescópica no corpo de água;

ajustar o comprimento da manga telescópica no corpo de água; e unir a manga telescópica aos primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento no corpo de água. A manga telescópica, que compreende dois tubos deslizantes, é então travada em posição. Todas as operações acima são realizadas no corpo de água, utilizando equipamentos subaquáticos controlados por ROVs (Remote Operated Vehicles - Veículos Operados

Remotamente), conectados por cabos (umbilicais) a uma embarcação de assentamento.

Uma das partes mais críticas do método acima é o alinhamento das primeira e segunda porções de tubulação e da manga telescópica; quanto mais profundas forem as águas, mais difícil o alinhamento se torna. O ajuste do

3/15 comprimento da manga telescópica também é uma operação delicada, tendo que ser realizado sem mover a manga fora do alinhamento em relação aos primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento.

Um método de reparação de tubulação submarina descrito na patente U.S. 4.304.505 compreende as etapas de cortar fora a seção danificada da tubulação, para formar uma primeira e uma segunda porções de tubulação tendo uma primeira e uma segunda extremidades, respectivamente; levantar a primeira extremidade e colocá-la sobre uma embarcação de assentamento; unir um primeiro cabeçote de acoplamento à primeira porção de tubulação; assentar a primeira extremidade e o primeiro cabeçote sobre o leito do corpo de água; levantar a segunda extremidade e colocá-la sobre a embarcação de assentamento; unir um segundo cabeçote de acoplamento à segunda porção de tubulação; colocar a segunda extremidade e o segundo cabeçote de acoplamento sobre o leito; colocar uma seção de tubo, tendo um terceiro e quarto cabeçotes de acoplamento, no corpo de água, entre os primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento; alinhar a primeira porção de tubulação, a segunda porção de tubulação e a seção de tubo no corpo de água; e unir a seção de tubo aos primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento no corpo de água.

Este método também envolve uma fase de alinhamento crítica, que é vital para conseguir as conexões capazes de restaurar as características 20 mecânicas e a vedação contra vazamento de fluido entre a seção de tubo e as primeira e segunda porções de tubulação.

O alinhamento preciso das primeira e segunda porções de tubulação e da manga telescópica ou seção de tubo exige o uso de um dispositivo de alinhamento extremamente complexo, projetado para engatar e alinhar as primeira e 25 segunda porções de tubulação com a manga telescópica (ou seção de tubo, no caso do método descrito na patente U.S. 4.304.505).

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

É um objetivo da presente invenção prover um método simples e direto para unir duas partes de uma tubulação submarina, sem a necessidade 30 de equipamentos complexos e volumosos.

Outro objetivo da presente invenção é prover um método para unir duas partes de uma tubulação submarina, que pode ser implementado em leitos inclinados e/ou irregulares.

De acordo com a presente invenção, é provido um método para unir duas partes de uma tubulação submarina, para a condução de fluidos e/ou gás sobre o leito de um corpo de água, o método compreendendo as etapas de:

- unir uma manga telescópica, tendo um primeiro cabeçote de acoplamento, a uma primeira extremidade de uma primeira porção de tubulação, acima do corpo de água;

4/15

- posicionar a primeira extremidade, a manga telescópica e o primeiro cabeçote de acoplamento em uma primeira posição determinada, abaixo do corpo de água;

- unir um segundo cabeçote de acoplamento a uma segunda extremidade de uma segunda porção de tubulação, acima do corpo de água;

- posicionar a segunda extremidade e o segundo cabeçote de acoplamento em uma segunda posição determinada, próximo do primeiro cabeçote de acoplamento, abaixo do corpo de água; e

- conectar os primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento, hermeticamente, abaixo do corpo de água.

A presente invenção torna a etapa de alinhamento relativamente fácil, por ter apenas que realizar o alinhamento dos primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento no corpo de água, com todas as outras conexões sendo feitas acima da água.

Outro objetivo da presente invenção é prover um método de 15 reparação de uma tubulação submarina.

De acordo com a presente invenção, é provido um método de reparação de uma tubulação submarina, o método compreendendo as etapas de corte e remoção de uma seção da tubulação abaixo de um corpo de água, para formar uma primeira e uma segunda porções de tubulação; levantar as primeira e segunda porções 20 de tubulação parcialmente acima do corpo de água; e unir as primeira e segunda porções de tubulação usando o método para unir duas porções de uma tubulação submarina descrito acima.

Outro objetivo da presente invenção é prover um método de assentamento de uma tubulação submarina.

De acordo com a presente invenção, é provido um método para assentamento de uma tubulação submarina, o método compreendendo as etapas de assentar uma primeira e uma segunda porções de tubulação ao longo de dois respectivos caminhos convergentes, por meio de duas respectivas embarcações de assentamento; e unir as primeira e segunda porções de tubulação utilizando o método 30 para unir duas porções de uma tubulação submarina descrito acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Uma forma de incorporação não-limitativa da presente invenção será descrita a título de exemplo, com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais:

As figuras 1 a 5 mostram vistas laterais, com partes removidas para maior clareza, de uma tubulação submarina colocada sobre um corpo de água e em várias fases do método de reparação de tubulação submarina, de acordo com a presente invenção;

5/15

A figura 6 mostra uma vista lateral em corte parcial, em escala ampliada e com partes removidas para maior clareza, de um detalhe de um dispositivo de lançamento empregado no método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com a presente invenção;

As figuras 7 a 9 mostram cortes longitudinais, em escala ampliada e com partes removidas para maior clareza, de uma extremidade de uma porção de tubulação em fases respectivas do método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com a presente invenção;

A figura 10 mostra uma maior longitudinal, em escala ampliada e com partes removidas para maior clareza, de uma extremidade de uma porção de tubulação adicional em uma fase do método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com a presente invenção;

As figuras 11 e 12 mostram vistas laterais, com partes removidas para maior clareza, de um tubulação submarina colocada sobre um corpo de água e em diferentes fases do método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com a presente invenção;

A figura 13 mostra uma seção longitudinal, em escala ampliada e com partes removidas para maior clareza, de uma manga telescópica soldada a uma porção de tubulação e montada a outra porção de tubulação, de acordo com o método para unir duas partes de um tubulação submarina de acordo com a presente invenção;

A figura 14 mostra uma vista em perspectiva em escala ampliada, com partes removidas para maior clareza, de um detalhe de um conjunto de conexão auto-centralizador projetado para implementar o método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com a presente invenção;

A figura 15 mostra uma vista lateral, com partes removidas para maior clareza, de uma fase do método de assentamento de um tubulação submarina de acordo com a presente invenção;

A figura 16 mostra uma vista em perspectiva, com partes removidas para maior clareza, de uma fase em uma primeira variação do método de acordo com a presente invenção;

A figura 17 mostra uma seção longitudinal de duas porções de tubulação fixadas a uma manga equipada com um cabeçote de acoplamento, e a um cabeçote de acoplamento, respectivamente;

As figuras 18, 19 e 20 mostram vistas em perspectiva, com partes removidas para maior clareza, de fases sucessivas em uma variação adicional do método de acordo com a presente invenção.

MELHOR MODO DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

6/15

O número 1 na figura 1 indica, como um todo, uma tubulação submarina assentada no leito 2 de um corpo de água 3 para condução de fluidos e/ou gás, e em particular petróleo.

A tubulação 1 tem uma área danificada - no exemplo apresentado, um rompimento 4 causado acidentalmente - que precisa de reparo. Por uma questão de simplicidade da descrição e dos desenhos, o leito 2 é plano, embora a tubulação 1 possa estar em leitos inclinados ou variadamente irregulares.

A figura 1 também mostra parcialmente o equipamento empregado para reparação da tubulação, compreendendo uma embarcação de assentamento 5; veículos subaquáticos operados remotamente (ROVs) 6, dos quais apenas um é mostrado na figura 1; e dois guindastes de torre 7 que repousam sobre o leito 2 do corpo de água 3, para levantar do, e apoiar fora do, leito 2, a porção de tubulação contendo um rompimento 4.

Conforme mostrado na figura 1, os guindastes de torre 7 estão posicionados montados na tubulação 1 e em cada lado do rompimento 4, para levantarem a porção de tubulação 1 contendo o rompimento 4 para fora do leito 2. EMBARCAÇÃO DE ASSENTAMENTO

A embarcação de assentamento 5 é projetada para montar tubulações a bordo e lançá-las no corpo de água 3. Neste caso particular, a embarcação de assentamento 5 é usada para reparar uma tubulação 1 colocada sobre o leito do corpo de água 3.

A embarcação de assentamento 5 compreende um semisubmersível 8; e uma plataforma de lançamento 9 que, no exemplo apresentado, é uma torre de lançamento que se estende em uma direção de lançamento D1 substancialmente vertical, sendo articulada para o semi-submersível 8, e é projetada para lançamento da tubulação em “J” sobre o leito 2 do corpo de água 3. Embora mostrada em uma posição substancialmente vertical, a plataforma de lançamento 9 pode ser inclinada a um ângulo de 30° em relação à vertical, na fase de lançamento.

A plataforma de lançamento 9 é definida substancialmente por uma estrutura de cavalete alongada, e compreende uma parte superior que aloja uma estação de montagem 10; uma porção intermediária que aloja uma estrutura prendedora 11 compreendendo um dispositivo prendedor 12 (figura 6) para prender seletivamente a tubulação 1; e uma porção inferior que aloja um dispositivo de alimentação escalonado 13 compreendendo mandíbulas 14 fixadas à estrutura de cavalete (figura 6), e mandíbulas móveis (não mostradas) que podem se mover ao longo da estrutura de cavalete.

A embarcação de assentamento 5 está equipada com pelo menos um guindaste 15 para baixar na, e recuperar da, água, os veículos subaquáticos

7/15

6, os guindastes de torre 7 e outros equipamentos utilizados para reparar a tubulação 1; e com um guincho 16 acoplado à plataforma de lançamento 9 para recuperar e içar partes da tubulação 1 para fora do leito 2 do corpo de água 3, e dispô-las parcialmente na plataforma de lançamento 9, na estação de montagem 10, e para baixá-las no corpo de água 3.

VEÍCULO SUBAQUÁTICO

O veículo subaquático 6 é controlado a partir da embarcação de assentamento 5 por meio de um cabo umbilical 17, e compreende uma armação 18; um pontão 19; câmeras de televisão (não mostradas); um conjunto de hélice (não mostrado); pelo menos um braço manipulador 20; e uma estação de ancoragem 21, que fica ancorada com respectivas estações de ancoragem de equipamentos submarinos para a realização de operações, conforme descrito abaixo.

Dependendo das operações realizadas no corpo de água 3, um ou mais veículos subaquáticos 6 podem ser usados para acelerar a reparação da tubulação 1.

GUINDASTE DE TORRE

Cada guindaste de torre 7 compreende duas estruturas de torre 22 conectadas rigidamente por vigas transversais 23; um conjunto de carro motorizado 24 conectado a duas mandíbulas 25 para prender a tubulação 1, e que move as mandíbulas 25 ao longo de um sistema de eixos cartesianos xyz dentro das estruturas de torre 22; e uma estação de ancoragem (não mostrada), que fica ancorada com a estação de ancoragem 21 do veículo subaquático 6, que assim controla a operação do conjunto de carro motorizado 24 e das mandíbulas 25.

Cada estrutura de torre 22 está equipada com placas de suporte 26 que ficam embutidas no leito 2, para definir uma posição precisa do guindaste de torre 7.

TUBULAÇÃO SUBMARINA

Com referência à figura 7, a tubulação 1 é composta por um cilindro de metal 27, e uma cobertura protetora 28 de material polimérico deformável sobre o cilindro de metal 27. Em outras palavras, a cobertura protetora 28 é mais deformável do que o cilindro de metal 27.

O termo cobertura protetora inclui coberturas à prova de corrosão relativamente finas (alguns milímetros de espessura) de PP (polipropileno) ou PE (polietileno), que além de serem à prova de corrosão também provêem isolamento térmico, podendo ter algumas dezenas de mm de espessura, neste caso sendo feitas normalmente de PU (poliuretano) sólido ou PP (polipropileno) multicamada.

A tubulação 1 também tem uma cobertura 29 de concreto ou Gunite sobre a cobertura protetora 28, para aumentar o peso e empurrar a tubulação

8/15 para baixo.

Com referência à figura 1, o rompimento 4 comprometeu a integridade do cilindro de metal 27 (figura 7), resultando em vazamento de óleo no corpo de água 3 e em um fluxo de água na tubulação 1. O método de acordo com a presente invenção provê o reparo da tubulação 1 para restaurar as características mecânicas e de vedação contra vazamento de fluido da tubulação previstas para os padrões de segurança atuais.

A tubulação 1 é suficientemente flexível para estender-se ao longo de trajetórias curvas.

MÉTODO PARA REPARO DE UMA TUBULAÇÃO INCLUINDO O MÉTODO PARA UNIR DUAS PARTES DE UMA TUBULAÇÃO SUBMARINA

O método de reparação compreende mover a embarcação de assentamento 5 e os outros equipamentos de reparo para o local do acidente, e baixar o veículo subaquático 6 e os guindastes de torre 7 na água, usando o guindaste 15. O posicionamento correto dos guindastes de torre 7 em cada lado do rompimento 4 e montados na tubulação 1 é controlado por um veículo subaquático 6, que fica conectado a cada guindaste de torre 7 pela estação de ancoragem 21, e permanece conectado aos guindastes de torre 7 para controlar a operação de prender e levantar a tubulação 1 por meio das mandíbulas 25.

As operações acima são realizadas para cada guindaste de torre 7.

Em uma forma de incorporação não mostrada, os guindastes de torre 7 podem ser mais do que dois, a quantidade dependendo substancialmente do tipo de tubulação 1, do tipo de guindaste de torre 7, e do tipo de leito 2.

Da mesma forma, mais do que um veículo subaquático 6 pode ser empregado. Em um modo de operação preferido, dois veículos subaquáticos 6 são empregados para operarem pelo menos dois guindastes de torre 7 simultaneamente.

Quando levantada por ambos os guindastes de torre 7, a tubulação 1 assume a configuração mostrada na figura 1.

A figura 2 mostra a etapa de corte da tubulação 1, compreendendo fazer dois cortes transversais na tubulação 1 em lados opostos do rompimento 4, de maneira a dividir a tubulação 1 em uma porção 30 contendo a área danificada, ou seja, o rompimento 4, e duas porções de tubulação 31 e 32, conforme mostrado na figura 3.

Com referência à figura 2, a porção da tubulação 1 que eventualmente define a porção 30 é conectada a um flutuador 33, e o veículo subaquático 6 é conectado a um cortador 34 que, na forma de incorporação preferida, é

9/15 composto por um cortador de fio com o qual são feitos os cortes na tubulação 1, conforme descrito acima.

Com referência à figura 3, a porção 30 é levantada sobre a embarcação de assentamento 5 por meio do flutuador 33, do veículo subaquático 6 e pelo guindaste 15.

As duas porções 31 e 32 da tubulação têm assim, respectivas extremidades 35 e 36, e se estendem ao longo de respectivos eixos A1 e A2.

O comprimento da porção 30 recuperada é medido, para determinar a distância entre as extremidades 35 e 36.

Com referência à figura 4, o guincho 16 baixa um cabo 37 conectado a uma cabeçote prendedor 38 que, no exemplo apresentado, é um cabeçote de expansão que é inserido na extremidade 35 da porção de tubulação 31, sendo subsequentemente expandido para prender a extremidade 35 da porção de tubulação 31 a partir do interior.

A inserção e expansão do cabeçote prendedor 38 no interior da extremidade 35 é controlada pelo veículo subaquático 6.

Com referência à figura 5, a porção de tubulação 31 é levantada parcialmente pelo guincho 16 e pelo cabeçote prendedor 38, e é inserida parcialmente no interior da plataforma de lançamento 9, como mostrado na figura 6. Dentro da plataforma de lançamento 9, os dispositivos prendedores 12 e as mandíbulas 14 agarram a porção de tubulação 31, e o cabeçote prendedor 38 é liberado da extremidade 35 da porção de tubulação 31. A extremidade 35 é levantada na altura da estação de montagem 10, onde a cobertura de peso 29 e a cobertura protetora 28 são removidas da extremidade 35, e a extremidade 35 é nivelada para formar uma borda adequada no cilindro de metal 27. Mais especificamente, no exemplo mostrado, o trabalho realizado na extremidade 35 na estação de montagem 10, acima do corpo de água 3, transforma a extremidade 35 da figura 7 na configuração da figura 8.

A remoção da cobertura de proteção 28 também pode incluir a decapagem da parte exposta do cilindro de metal 27.

Uma manga telescópica 39 com uma cabeçote de acoplamento 40 é então unida à porção de tubulação 31 na estação de montagem 10, acima do corpo de água 3. Mais especificamente, a manga telescópica 39 tem um eixo A3 e é soldada ao cilindro de metal 27, com os eixos A1 e A3 alinhados, para formar a estrutura mostrada na figura 9.

A área de soldagem pode ser subsequentemente recoberta com uma junção de proteção 41 na estação de montagem 10.

A porção de tubulação 31, a manga telescópica 39 e o cabeçote de acoplamento 40 são então colocados sobre o leito 2 do corpo de água 3 pelo

10/15 guincho 16 e pelo cabeçote prendedor 38. Alternativamente, o guincho 16 pode estar conectado diretamente à manga telescópica 39.

Da mesma forma como para a porção de tubulação 31, a porção de tubulação 32 é inserida parcialmente no interior da plataforma de lançamento 9, as coberturas 28 e 29 são removidas, a borda do cilindro de metal 27 é nivelada, a porção 32 é unida a um cabeçote de acoplamento 42, e a junção é recoberta com uma cobertura protetora 41, conforme mostrado na figura 10.

Uma vez que estas operações sejam concluídas, o veículo subaquático 6 assenta a porção de tubulação 32 no leito 2 do corpo de água 3, de modo que o cabeçote de acoplamento 42 fica posicionado próximo e em frente ao cabeçote de acoplamento 40. Os guindastes de torre 7 ficam posicionados ao longo das respectivas porções de tubulação 31, 32, conforme mostrado na figura 11, e as respectivas mandíbulas 25 prendem as respectivas extremidades 35, 36 das porções 31, 32, para produzir a configuração mostrada na figura 11.

Nesta fase, os dois guindastes de torre 7 são preferencialmente controlados simultaneamente por respectivos veículos submarinos 6, para alinhar os cabeçotes de acoplamento 40 e 42 mais rápido. Para alinhá-los, cada cabeçote de acoplamento 40, 42 está equipado com um transmissor de sinal que indica a posição do respectivo cabeçote de acoplamento e a transmite para o veículo subaquático 6 respectivo que controla o guindaste de torre 7 correspondente; os guindastes de torre 7 movem então as extremidades das porções de tubulação 31 e 32 e os cabeçotes de acoplamento 40 e 42 para alinhar os eixos A3 e A2 aproximadamente, com uma margem de erro de alguns milímetros.

Antes de ser soldada à extremidade 35 da porção de tubulação 31, a manga telescópica 39 tem seu comprimento ajustado a bordo da embarcação de assentamento 5, acima do corpo de água 3. Este ajuste aproximado é baseado na distância determinada entre as extremidades 35 e 36, e no comprimento dos cabeçotes de acoplamento 40 e 42. Teoricamente, o comprimento da manga telescópica 39 e os comprimentos dos cabeçotes de acoplamento 40 e 42 devem totalizar o comprimento da porção 30 removida da tubulação 1. Para uma manobra mais fácil, no entanto, o comprimento da manga telescópica 39 é, de preferência, ajustado para deixar um espaço de alguns decímetros entre os cabeçotes de acoplamento 40 e 42, quando eles estão alinhados no corpo de água 3.

Quando alinhados aproximadamente pelos guindastes de torre 7, os cabeçotes de acoplamento 40 e 42 ficam distanciados por alguns decímetros, e os eixos A2 e A3 também ficam, frequentemente, deslocados alguns milímetros.

Os cabeçotes de acoplamento 40 e 42 ficam conectados hermeticamente por um dispositivo de fixação 43 que, juntamente com os cabeçotes de

11/15 acoplamento 40, 42, faz parte de um conjunto de conexão auto-centralizador 44, o qual, na fase de fixação, alinha os eixos A3 e A2 e estende a manga telescópica 39 simultaneamente.

Com referência à figura 14, o dispositivo de fixação 43 é composto por duas mandibulas anelares 45, conectáveis entre si por barras roscadas 46 e porcas 47; e cada mandíbula anelar 45 compreende dois meio-anéis 48 conectados por uma articulação 49, e assim a mandíbula 45 pode ser aberta e colocada sobre uma das porções de tubulação 31, 32.

Com referência à figura 13, o cabeçote de acoplamento 40 compreende uma porção tubular 50 unida à manga telescópica 39; um flange 51 com uma face frontal 52 perpendicular ao eixo A3 e voltada para o cabeçote de acoplamento 42; uma projeção em formato de cone truncado 53 estendendo-se em torno do eixo A3; uma face lateral 54; e uma face traseira 55 inclinada em relação ao eixo A3.

Da mesma forma, o cabeçote de acoplamento 42 compreende uma porção tubular 56 soldada à porção de tubulação 32; um flange 57 com uma face frontal 58 perpendicular ao eixo A2 e voltada para o cabeçote de acoplamento 40; um recesso em formato de cone truncado 59 estendendo-se em torno do eixo A2 e com formato e tamanho complementares à projeção 53; uma face lateral 60; e uma face traseira 61 inclinada em relação ao eixo A2.

Cada mandíbula 45 tem um assento definido por duas faces 62 e 63, projetadas para combinarem respectivamente com a face traseira 55 e com a face lateral 54, ou com a face traseira 61 e com face lateral 60. Em outras palavras, cada mandíbula 45 tem um assento projetado para formar uma junção com o flange 51 ou com o flange 57.

Quando as duas mandibulas 45 estão apertadas uma contra a outra, a manga telescópica 39 fica estendida, e a projeção 53 se encaixa dentro do recesso 59 para alinhar com precisão os cabeçotes de acoplamento 40 e 42 até que as faces frontal 52 e 58 entrem em contato uma com a outra.

Com referência à figura 12, as mandibulas 45 ficam posicionadas sobre os respectivos cabeçotes de acoplamento 40, 42 e são fixadas por meio de uma unidade de fixação dedicada 64 controlada pelo veículo subaquático 6.

Com referência à figura 13, a manga telescópica 39 é travada em posição pela deformação de uma parede, por meio de um processo de hidroformação já conhecido, que deforma um tubo interno 65 contra um tubo externo 66 com reforços anelares 67.

O método de acordo com a presente invenção é extremamente simples e direto, e não requer nenhum equipamento volumoso. MÉTODO DE ASSENTAMENTO DE UMA TUBULAÇÃO SUBMARINA

12/15

O método descrito para unir duas porções de tubulação submarina pode ser usado com vantagem para a reparação de tubulações, particularmente em águas profundas. O método para unir tubulações que faz parte do método de reparo descrito acima, no entanto, também pode ser empregado como parte de um método de assentamento de uma tubulação submarina 1, conforme mostrado na figura 15, no qual duas embarcações de assentamento 5 e 68 assentam duas porções 31 e 32 de tubulação submarina, estendendo-as ao longo de respectivos caminhos convergentes P1 e P2, e equipadas respectivamente com uma manga telescópica equipada com cabeçotes de acoplamento. Os dois cabeçotes de acoplamento são do tipo descrito acima, e são conectáveis em águas profundas, de acordo com o método para unir duas porções de tubulação.

Esta aplicação do método para unir duas porções de tubulação submarina provê o assentamento simultâneo de duas porções de tubulação submarina, cada uma tendo possivelmente centenas de quilômetros de comprimento, reduzindo assim bastante o tempo de assentamento geral.

PRIMEIRA VARIAÇÃO DO MÉTODO

Uma primeira variação, mostrada na figura 16, emprega um dispositivo 69 projetado para repousar sobre o leito 2 do corpo de água 3, para apoiar as extremidades 35 e 36 das porções de tubulação 31 e 32 e a manga 39 nas respectivas posições determinadas.

As etapas do método descrito acima permanecem as mesmas, exceto que os cabeçotes de acoplamento 40, 42 e a manga 39 são colocados no dispositivo 69, que serve para guiar os cabeçotes de acoplamento 40, 42 com precisão nas respectivas posições determinadas, nas quais os cabeçotes de acoplamento 40, 42, ou seja, os eixos A2 e A3, ficam substancialmente alinhados. Uma vez substancialmente alinhados, os cabeçotes de acoplamento 40 e 42 são primeiro movidos para ficarem em contato um com o outro, completando assim o alinhamento, e são então fixados conforme descrito acima.

Uma vez que os cabeçotes de acoplamento 40 e 42 estão conectados hermeticamente, a tubulação 1 pode ser levantada, e o dispositivo 69 é removido e levantado a bordo da embarcação de assentamento 5 (não mostrada na figura 16).

No exemplo da figura 16, o dispositivo 69 compreende uma base 70 que define uma base de apoio sobre o leito 2; e um berço 71 montado na base 70, compreendendo um assento achatado 72 destinado a orientar manga telescópica 39 em uma determinada posição, e um assento achatado 73 projetado para guiar o cabeçote de acoplamento 42 em uma posição determinada. O dispositivo 69 é projetado para operar com um dispositivo de acionamento 74 para mover os cabeçotes de acoplamento

13/15 e 42 um em direção ao outro.

A base 70 é substancialmente plana, e o berço 71 está conectado à base 70 por junções elásticas (não mostradas na figura 16), permitindo o ajuste do berço 71 em relação à base 70, em particular em uma direção transversal à tubulação 1. Alternativamente, o berço 71 fica conectado á base 70 em trilhos que correm ao longo de guias (não mostrados).

O dispositivo de acionamento 74 compreende um colar 75 para engatar o cabeçote de acoplamento 42; um colar 76 para engatar o cabeçote de acoplamento 40; e, de preferência, atuadores hidráulicos 77 para conexão dos colares 75 e 76, e controlados para colocar seletivamente os cabeçotes de acoplamento 40 e 42 em contato um com o outro. Deste ponto em diante, os cabeçotes de acoplamento ficam unidos conforme descrito no método acima.

Esta primeira variação do método tem a vantagem de alinhar automaticamente os cabeçotes de acoplamento por meio dos assentos no berço. Os cabeçotes de acoplamento e as respectivas porções de tubulação são baixados no berço usando sistemas similares àqueles empregados para baixar e recuperar a tubulação, com o auxílio de veículos subaquáticos 6 (não mostrados) para centralizar aproximadamente os assentos no berço. A primeira variação do método também acelera conexão, ao eliminar a necessidade de alinhar os cabeçotes de acoplamento, e ao envolver apenas uma conexão abaixo da água.

SEGUNDA VARIAÇÃO DO MÉTODO

Em uma segunda variação do método, uma manga telescópica 78 e cabeçotes de acoplamento 79 e 80 substituem preferencialmente a manga telescópica 39 e os cabeçotes de acoplamento 40 e 42, como mostrado na figura

17. Mais especificamente, a manga telescópica 78 e o cabeçote de acoplamento 80 têm substancialmente o mesmo diâmetro externo, e os cabeçotes de acoplamento 79 e 80 não têm flanges. A manga telescópica 78 é travada usando o mesmo sistema da manga telescópica 39, e os cabeçotes de acoplamento 79 e 80 são unidos através da inserção do cabeçote de acoplamento 79 dentro do cabeçote de acoplamento 80, deformando-se o cabeçote de acoplamento 79. Mais especificamente, o cabeçote de acoplamento 79 tem uma parede externa fina 81 e uma parede interna grossa 82 separadas por um espaço, no qual um fluido pressurizado é alimentado para deformar a parede externa contra o cabeçote de acoplamento 80 e assim unir os cabeçotes de acoplamento 79 e 80 hermeticamente.

Esta segunda variação do método compreende substancialmente as mesmas etapas que a primeira variação, exceto que a manga telescópica 78 é montada a um berço 83 acima do corpo de água 3; e o berço 83, juntamente com a manga telescópica 78 e o cabeçote de acoplamento 79, é colocado no

14/15 leito 2 do corpo de água 3, como mostrado na figura 18.

Com referência à figura 18, o berço 83 é substancialmente definido por uma meia-concha cilíndrica, que está ligada ou fixada à manga telescópica através de meios não mostrados nos desenhos, tendo uma porção livre projetando-se para além do cabeçote de acoplamento 79.

No caso do diâmetro da manga telescópica 78 não ser constante ao longo de seu comprimento total, espaçadores 84 são inseridos entre o berço 83 e a manga telescópica 78, de modo que os respectivos eixos longitudinais da manga telescópica 78, do cabeçote de acoplamento 79 e do berço 83 ficam substancialmente alinhados. O berço 83 é colocado com precisão acima do corpo de água 3, a bordo da embarcação de assentamento 5; então o berço 83, a manga telescópica 78, o cabeçote de acoplamento 79 e a porção de tubulação 31 são colocados no leito 2 do corpo de água 3, usando um sistema de abaixamento e recuperação da tubulação, do qual a figura 18 mostra um cabo 37 e hastes 85 conectadas ao cabo 37 e à manga telescópica 78.

A porção 32 da tubulação 1 é então levantada acima do corpo de água 3; o cabeçote de acoplamento 80 é unido à extremidade 36; e o cabeçote de acoplamento 80 e a porção de tubulação 32, em seguida, são baixados no corpo de água 3 e no berço 83, conforme mostrado na figura 19.

O cabeçote de acoplamento 80 é assentado dentro do berço 83, voltado para o cabeçote de acoplamento 79. Neste ponto, o cabeçote de acoplamento é inserido dentro do cabeçote de acoplamento 80 pelo dispositivo de acionamento 74, descrito com referência à figura 16; e um veículo subaquático 6 (não mostrado na figura 19) injeta então um fluido pressurizado para unir os cabeçotes de acoplamento 79 e 80.

Com referência à figura 20, o veículo subaquático 6 injeta fluido pressurizado no espaço na manga telescópica 78, para travar a manga telescópica 78 em uma determinada posição.

Esta segunda variação do método provê um alinhamento fácil e de baixo custo dos cabeçotes de acoplamento, e também tem vantagens adicionais sobre a primeira variação: a pequena espessura do berço não impõe curvas acentuadas na tubulação, próximo ao berço; o berço pode ser deixado sobre o leito e conectado à tubulação, para atuar como um reforçador na junção entre as duas partes da tubulação; e o berço é de fabricação e manuseio extremamente simples.

Em outra variação, não mostrada, o berço pode ser conectado ao cabeçote de acoplamento sem a manga telescópica, e a manga telescópica pode ser colocada no berço junto com o outro cabeçote de acoplamento.

As variações do método descrito também se aplicam,

15/15 obviamente, tanto ao reparo de tubulações danificadas como à união de porções de tubulações submarinas assentadas independente.

Embora a descrição acima refira-se especificamente a uma embarcação de assentamento equipada com uma torre de lançamento em “J”, os 5 métodos de acordo com a presente invenção também se aplicam às embarcações equipadas com linhas de montagem substancialmente horizontais e rampas de lançamento em “S.

Claramente, podem ser feitas mudanças nas formas de incorporação descritas na presente invenção, sem fugir, no entanto, do escopo das 10 reivindicações acompanhantes.

Claims

Reivindicações

1) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina para conduzir fluidos e/ou gás, sobre o leito de um corpo de água, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

- Unir uma manga telescópica (39, 78) tendo um primeiro cabeçote de acoplamento (40, 79) a uma primeira extremidade (35) de uma primeira porção de tubulação (31), acima do corpo de água (3);

- Posicionar a primeira extremidade (35), a manga telescópica (39, 78) e o primeiro cabeçote de acoplamento (40, 79) em uma primeira determinada posição abaixo do corpo de água (3);

- Unir um segundo cabeçote de acoplamento (42, 80) a uma segunda extremidade (36) de uma segunda porção tubulação (32) acima do corpo de água (3);

- Posicionar a segunda extremidade (36) e o segundo cabeçote de acoplamento (42, 80) em uma segunda posição determinada, próximo ao primeiro cabeçote de acoplamento (40, 79), abaixo do corpo de água (3); e

- Conectar os primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento (40, 42, 79, 80) hermeticamente, abaixo do corpo de água (3).
2) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de colocar o segundo cabeçote de acoplamento (42, 80) em um berço (71, 83), para guiar o segundo cabeçote de acoplamento (42, 80) para a segunda posição determinada.
3) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de colocação da primeira extremidade (35) e do primeiro cabeçote de acoplamento (40) em um berço (71), para guiar o primeiro cabeçote de acoplamento (40) para a primeira posição determinada.
4) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de conectar um berço (83) à manga telescópica (78) acima do corpo de água (3); e assentar o berço (83), a primeira extremidade (35), a manga telescópica (78) e o primeiro cabeçote de acoplamento (79) no leito (2) do corpo de água (3).
5) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de alinhar o eixo longitudinal do berço (83) e o eixo (A3) da manga telescópica (78).

2/3
6) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com as reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o berço (83) é definido por uma meia-concha tubular.
7) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de conectar hermeticamente os primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento (40, 42, 79, 80) compreende mover os primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento um em direção ao outro, por meio de um dispositivo de acionamento (74) compreendendo um primeiro colar (76) para engatar o primeiro cabeçote de acoplamento (40, 79), um segundo colar (75) para engatar o segundo cabeçote de acoplamento (42, 80), e atuadores (77) conectando os primeiro e segundo colares (76, 75).
8) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de conectar hermeticamente os primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento (79, 80) compreende inserir o primeiro cabeçote de acoplamento (79) dentro do segundo cabeçote de acoplamento (80), e expandir o primeiro cabeçote de acoplamento (79) contra o segundo cabeçote de acoplamento (80), de preferência por meio de uma operação de hidroformação.
9) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com as reivindicações 1,2,3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de travar a manga telescópica (39, 78) abaixo do corpo de água (3), depois de conectar hermeticamente os primeiro e segundo cabeçotes de acoplamento (40, 42; 79, 80) abaixo do corpo de água (3), com a manga telescópica (39, 78) sendo, de preferência, travada por meio de uma operação de hidroformação.
10) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de compreender um método de reparação de uma tubulação submarina, incluindo as etapas de corte e remoção de uma seção de tubulação (30) da tubulação (1) abaixo de um corpo de água (3), para formar uma primeira e segunda porções de tubulação (31, 32); levantar as primeira e segunda porções de tubulação (31, 32) parcialmente acima do corpo de água (3); e unir as primeira e segunda porções de tubulação (31, 32) utilizando o dito método para unir duas partes de um tubulação submarina.
11) Método para unir duas partes de uma tubulação submarina, de acordo com as reivindicações 1,2,3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de compreender um método para fixação de uma tubulação submarina, compreendendo as etapas de colocar uma primeira e segundo porções de tubulação (31, 32) ao longo de dois respectivos caminhos convergentes (P1, P2), por meio de duas respectivas embarcações de assentamento (5, 68); e unir as primeira e segunda porções

3/3 de tubulação (31, 32) utilizando o referido método para unir duas partes de um tubulação submarina.