BRPI1008525B1

BRPI1008525B1 - "sistema de tubo ascendente fora da costa, e, método para instalar um sistema de tubo ascendente fora da costa"

Info

Publication number: BRPI1008525B1
Application number: BRPI1008525-4A
Authority: BR
Inventors: You Sun Li
Original assignee: Shell Internationale Research Maartschappij B.V.
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2020-10-06
Also published as: AU2010213925B2; BRPI1008525A2; GB2479109A; BRPI1008525B8; NO20111210A1; MY159069A; WO2010093577A2; CN102317149B; AU2010213925A1; WO2010093577A3; CN102317149A; US20110318110A1; GB2479109B; US8596913B2; GB201113553D0; NO339277B1

Abstract

sistemas de tubo ascendente fora da costa, e, método para instalar um sistema de tubo ascendente fora da costa. um sistema de tubo ascendente fora da costa, compreendendo um tubulação desde um fundo de mar para superfície do mar compreendendo uma primeira porção horizontal no fundo de mar; uma segunda porção vertical próxima à superfície do mar; e uma terceira porção encurvada entre a primeira e segunda porções; e um módulo de flutuação conectado à segunda porção, adaptado para manter um formato da porção encurvada e permitir uma conexão de um embarcação à segunda porção.

Description

Campo da Invenção

[001] A invenção diz respeito, geralmente, a um tubo ascendente em catenária de aço, autônomo, que pode ser pré-instalado antes da chegada do hospedeiro.

Antecedentes da Invenção

[002] A Publicação PCT número W02008042943, que tem o número de dossiê do agente TH2849, revela um sistema de flutuação posicionado em um corpo de água tendo um fundo de água; o sistema compreendendo um elemento hospedeiro flutuando sobre uma superfície da água; um módulo de flutuação que flutua sob a superfície da água; uma mangueira flexível conectando o elemento hospedeiro ao módulo de flutuação; e uma estrutura de linha submarina, alongada, compreendendo uma porção de superfície conectada ao módulo de flutuação; uma porção de base estendendo-se para o fundo da água e adaptada para conectar-se a uma linha de fluxo situando-se sobre o fundo da água; e pelo menos um dentre a porção superior e a porção inferior compreendendo uma configuração de catenária. A Publicação PCT número W02008042943 é aqui incorporada em sua totalidade para referência.

[003] A Publicação PCT número W02008036728, que tem o número de dossiê do agente TH2982, revela um sistema de flutuação posicionado em um corpo de água que tem um fundo de água, o sistema compreendendo um elemento hospedeiro que flutua na água; e ma estrutura de linha submarina, compreendendo uma parte superior conectada ao hospedeiro; uma base estendendo-se para o leito do mar e adaptada para conectar-se a uma linha de fluxo situando-se sobre o fundo de mar; uma primeira porção da estrutura de linha sendo conformada côncava para cima; uma segunda porção da estrutura de linha sendo conformada côncava para cima; e um segmento de transição entre sendo conformado côncavo para baixo, o segmento de transição posicionado entre a primeira porção e a segunda porção. A Publicação PCT número W02008036728 é aqui incorporada em sua totalidade para referência.

Sumário da Invenção

[004] Um aspecto da invenção provê um sistema de tubo ascendente fora da costa, compreendendo uma tubulação desde um fundo de mar para uma superfície do mar compreendendo uma primeira porção horizontal no fundo de mar; uma segunda porção vertical próxima à superfície do mar; e uma terceira porção encurvada entre as primeira e segunda porções; e um módulo de flutuação conectado à segunda porção, adaptado para manter um formato da porção encurvada e permitir uma conexão de um embarcação à segunda porção.

[005] Outro aspecto da invenção provê um método de instalar um sistema de tubo ascendente fora da costa, compreendendo lançar uma primeira porção horizontal de uma tubulação sobre o fundo de mar; conectar uma segunda porção vertical da tubulação a um módulo de flutuação na, ou próximo a, uma superfície do mar; formar uma terceira porção encurvada entre a primeira porção horizontal e a segunda porção vertical; conectar a segunda porção a uma embarcação hospedeira flutuante; e desconectar o módulo de flutuação a partir da segunda porção.

Breve Descrição dos Desenhos

[006] A figura 1 mostra um exemplo de um tubo ascendente em catenária de aço durante a instalação de acordo com uma ou mais modalidades da presente exposição.

[007] A figura 2 mostra um exemplo de um tubo ascendente em catenária de aço depois da instalação de acordo com uma ou mais modalidades da presente exposição.

[008] A figura 3 mostra um exemplo de um tubo ascendente em catenária de aço durante a instalação de acordo com uma ou mais modalidades da presente exposição.

[009] A figura 4 mostra um exemplo de um tubo ascendente em catenária de aço durante a instalação de acordo com uma ou mais modalidades da presente exposição.

[0010] A figura 5 mostra um modo independente de um tubo ascendente em catenária de aço independente, de acordo com uma ou mais modalidades da presente exposição.

[0011] A figura 6 mostra um modo de conexão de um tubo ascendente em catenária de aço independente, de acordo com uma ou mais modalidades da presente invenção.

Descrição Detalhada dos Desenhos

[0012] Modalidades de exemplo da invenção serão descritas com referência às figuras anexas. Os mesmos itens nas figuras são mostrados com os mesmos números de referência.

[0013] Nas modalidades impostas aqui, inúmeros detalhes específicos são expostos para prover uma compreensão mais concisa da invenção. Todavia, será aparente para uma pessoa de conhecimento comum na arte que a invenção pode ser praticada sem esses detalhes específicos. Em outros casos, características bem conhecidas não foram descritas em detalhe para evitar obscurecer a invenção.

[0014] A perfuração e produção fora da costa podem usar uma tubulação que se estende desde o local de produção fora da costa sobre o fundo de mar, onde o produto fluido é extraído, para uma área de armazenamento de produto. Em um exemplo de perfuração e produção fora da costa, a área de armazenamento de produto é disposta sobre uma embarcação hospedeira, ao qual a tubulação é conectada, para permitir que o produto fluido escoe para dentro da área de armazenamento de produto. Um exemplo de tal tubulação é um tubo ascendente em catenária de aço.

[0015] Uma ou mais modalidades da exposição se referem a um dispositivo de flutuação para um tubo ascendente em catenária de aço, que permite que o tubo ascendente em catenária de aço seja pré-instalada antes da chegada de uma embarcação hospedeira, enquanto mantém um perfil de catenária de forma de que o tubo ascendente em catenária de aço pode ser imediatamente afixada à embarcação hospedeira durante sua chegada, e produto fluido pode ser extraído do local de perfuração fora da costa sem aguardar pela instalação do tubo ascendente em catenária de aço depois da chegada da embarcação hospedeira. Figuras 1-2:

[0016] Uma tubulação 17 pode ser formada em um tubo ascendente em catenária de aço 20 usando qualquer um dos vários métodos de instalação diferentes, vários exemplos dos quais estão detalhados baixo. Todavia, os métodos de instalação são dados abaixo apenas como exemplo, e modalidades da presente exposição não são limitados aos mesmos.

[0017] As figuras 1-2 mostram um exemplo de uma instalação de tubo ascendente em catenária de aço. Uma embarcação hospedeira 10, que flutua sobre um corpo de água 100, e que pode ser, por exemplo, um grande petroleiro, inicialmente contém a tubulação 17 que formará o tubo ascendente em catenária de aço 20. Uma extremidade distai 23 da tubulação 17 é afixada a uma embarcação secundária 15, por exemplo, um rebocador, que é geralmente menor e que tem maior mobilidade que a embarcação hospedeira 10.

[0018] A embarcação hospedeira 10, que fica disposta substancialmente estacionária, abaixa incrementalmente a tubulação 17 por um primeiro período, enquanto a embarcação secundária 15 se desloca para longe da embarcação hospedeira 10. Embora aqui a tubulação seja mostrada sendo abaixada através de um receptáculo 11, ao qual uma extremidade proximal 21 da tubulação 17 é afixada, a tubulação pode também ser abaixada a partir de outras seções da embarcação hospedeira 10. A embarcação hospedeira 10 então cessa de abaixar a tubulação 17, enquanto a embarcação secundária 15 se move de volta na direção da embarcação hospedeira 10 por um segundo período. A embarcação hospedeira 10 então abaixa novamente incrementalmente a tubulação 17 por um terceiro período enquanto a embarcação secundária 15 se desloca para longe da embarcação hospedeira 10. Este processo é repetido até a tubulação 17 contatar o leito do mar 101. Cada período pode ser um intervalo de tempo predeterminado ou pode ser determinado com base no comprimento da tubulação abaixada.

[0019] Quando a tubulação 17 contata o leito do mar 101, a embarcação secundária 15 se move para próximo da embarcação hospedeira 10 para assegurar um perfil desejado de catenária da tubulação 17, que é uma curva suave entre a porção horizontal da tubulação 17 sobre o leito do mar 101 para a porção substancialmente vertical da tubulação 17 que se fixa ao receptáculo 11. A embarcação secundária 15 se move então para um local acima do local de produção fora da costa e libera a extremidade distai 23 da tubulação 17. Este processo de abaixamento da tubulação 17 cria o perfil de catenária desejado com a tubulação 17, enquanto evita tensões de flexão desnecessárias sobre a tubulação 17.

[0020] O tubo ascendente em catenária de aço instalada está mostrado na figura 2. A tubulação 17 forma um tubo ascendente em catenária de aço 20, uma extremidade proximal 21 da qual é afixada à embarcação hospedeira 10, e a extremidade distai 23 da qual é conectada ao local de produção fora da costa (não mostrado). A tubulação 17 que constitui o tubo ascendente em catenária de aço 20 sai da embarcação hospedeira 10 em um pequeno ângulo a partir da perpendicular para o leito do mar 101. À medida que a tubulação 17 se estende mais profundamente para dentro do corpo de água 100, o ângulo torna-se maior até a tubulação 17 estar substancialmente perpendicular ao leito do mar 11. Próximo ao leito do mar 101, a tubulação 17 faz uma curva que se torna substancialmente paralela quando a tubulação 17 contata o fundo de mar 101. Uma grande porção do tubo ascendente em catenária de aço 20 repousa sobre o leito do mar 101, estendendo-se para o local de produção fora da costa (não mostrado). O tubo ascendente em catenária de aço 20 fornece eficientemente e de forma efetiva em termos de custo produto fluido para a embarcação hospedeira 10. Figuras 3-4

[0021] As figuras 3-4 mostram ou trocador de calor exemplo de instalação de tubo ascendente em catenária de aço. Como mostrado na figura 3, a seção da tubulação 37 que repousa sobre o leito do mar 101 pode ser lançada antes da chegada do hospedeiro e abandonada sobre o fundo de mar 37. Ou seja, a tubulação 37 pode ser parcialmente instalada, e abandonada sobre o fundo de mar, de forma que o restante da tubulação 17 pode ser instalado em uma data posterior.

[0022] Como mostrado na figura 4, na data posterior, a embarcação hospedeira 10 chega, e a tubulação parcialmente instalada 37 é recuperada a partir do local e afixada à tubulação adicional 17. A extremidade proximal 21 da tubulação adicional 17 é afixada a um embarcação secundária menor 15, que tem maior mobilidade, que continua o processo de lançamento, como descrito acima com referência às figuras 1 e 2, e a tubulação adicional 17 é formada em uma porção de tubo ascendente em catenária de aço 20. A extremidade proximal 21 do tubo ascendente em catenária de aço 20 é então afixada ao receptáculo 11 da embarcação hospedeira 10, em cujo ponto o tubo ascendente em catenária de aço 20 irá ter um perfil de catenária similar àquele mostrado na figura 2.

[0023] Alternativamente, o tubo ascendente em catenária de aço 20 pode ser incluído no leito do mar antes do abandono, em cujo caso a porção de tubo ascendente é lançada para fora ao longo de uma curva sobre o fundo de mar 101, e a extremidade proximal 21 da tubulação 17 estará em um local sobre o leito do mar 101 afastado de um local diretamente abaixo, onde a embarcação hospedeira 10 chegará. Neste caso, a embarcação secundária 15 ou a embarcação de alguma outra construção recupera a extremidade proximal 21 do fundo de mar, e a extremidade proximal 21 é afixada ao receptáculo 11 da embarcação hospedeira 10. Figuras 5-6

[0024] A figura 5 mostra um modo independente ou autônomo, e a figura 6 mostra um modo de conexão ao hospedeiro de um sistema de tubo ascendente em catenária de aço independente, de acordo com uma ou mais modalidades da presente exposição.

[0025] Como mostrado na figura 5, o tubo ascendente em catenária de aço 20 é pré-instalada antes de a embarcação hospedeira chegar. A pré- instalação pode ser realizada por qualquer método de instalação. A tubulação 17 é formada no perfil de catenária, tal como o tubo ascendente em catenária de aço 20 mostrada na figura 2, exceto que a extremidade proximal 21 da tubulação, que normalmente é fixada à embarcação hospedeira 10, está livre, e um dispositivo de flutuação 40 é afixado próximo à extremidade proximal 21. O dispositivo de flutuação 40 pode incluir uma ou mais dentre uma espuma de flutuação, um latão de ar, uma bóia, ou outros dispositivos de flutuação conhecidos na arte. O dispositivo de flutuação 40 pode ser afixado à tubulação 17 por um ou mais dentre um mecanismo de aperto, soldagem, colagem, e outros métodos de fixação conhecidos na arte. O dispositivo de flutuação 40 pode ser afixado à tubulação 17 depois de a extremidade proximal 21 ser afixada a uma embarcação na superfície. A extremidade distai 23 da tubulação é conectada ao local de produção fora da costa (não mostrado).

[0026] O dispositivo de flutuação 40 provê uma força de flutuação para cima para a extremidade proximal 21 da tubulação 17 de forma que o perfil de catenária do tubo ascendente em catenária de aço 20 é mantido. Uma carga de fundo, requerida para manter o perfil de catenária, pode ser provida por um cabo de ancoragem 30 afixado ao tubo ascendente em catenária de aço 20, de forma que o dispositivo de flutuação 40 não flutue para a superfície superior do corpo de água 100, e a porção curva do tubo ascendente em catenária de aço 20 pode substancialmente manter seu formato pré-instalado. Uma extremidade do cabo de âncora 30 é fixada ao tubo ascendente em catenária de aço 20 em um ponto de âncora 31, enquanto a outra extremidade do cabo de âncora 30 é afixada a uma pilha 33 disposta sobre o fundo de mar 101. No modo independente, o cabo de âncora 30 está esticado, pois ele provê uma força para baixo sobre a tubulação 17, que age contra a força de flutuação para cima do dispositivo de flutuação 40. A tubulação 17 acima do ponto de âncora 31 torna-se perpendicular ao fundo de mar 101, enquanto a tubulação 18 abaixo do ponto de âncora substancialmente, mas não completamente, mantém o perfil de catenária normal.

[0027] Como mostrado na figura 6, depois de a embarcação hospedeira 10 chegar, a extremidade proximal 21 do tubo ascendente em catenária de aço 20 é afixada ao receptáculo 11 da embarcação hospedeira 10, e o dispositivo de flutuação 40 é removido do mesmo. O tubo ascendente em catenária é afixado à embarcação hospedeira 10, e o sistema de tubo ascendente em catenária de aço independente está em um modo de conexão ao hospedeiro. A embarcação hospedeira 10 provê suficiente força para cima sobre a extremidade proximal 21 do tubo ascendente em catenária de aço 20 para suportar a tubulação 17, assim, o cabo de âncora 30 não mais precisa prover uma força de ação contrária, e se afrouxa. Alternativamente, o cabo de âncora gôndola ser desconectado totalmente. Neste ponto, a tubulação funciona como um tubo ascendente em catenária de aço 20 normal, e fornece produto fluido, do local de produção fora da costa (não mostrado) para a embarcação hospedeira 10. A tubulação 17 formando o tubo ascendente em catenária 20 pode ser desconectada da embarcação hospedeira 10, e o dispositivo de flutuação 40 pode ser re-afixado à tubulação 17, se a necessidade surgir.

[0028] Vantajosamente, modalidades da presente exposição provêem um tubo ascendente em catenária de aço 20 que pode ser instalada antes da chegada da embarcação hospedeira. Portanto, ciclos de instalação podem ser reduzidos. Ainda, se a instalação de tubo ascendente em catenária de aço é integrada com o processo de lançamento de tubulação, o custo de instalação pode ser reduzido.

Modalidades Ilustrativas:

[0029] Em uma modalidade, é exposto um sistema de tubo ascendente fora da costa compreendendo uma tubulação de um fundo de mar para uma superfície do mar compreendendo uma primeira porção horizontal no fundo de mar; uma segunda porção vertical próxima à superfície do mar; e uma terceira porção encurvada posicionada entre as primeira e segunda porções; e um módulo de flutuação conectado à segunda porção, adaptado para manter um formato da porção encurvada e permitir uma conexão de uma embarcação à segunda porção. Em algumas modalidades, o sistema também inclui um cabo de âncora conectado à terceira porção e a um mecanismo de ancoragem sobre o fundo de mar. Em algumas modalidades, o sistema também inclui uma embarcação hospedeira conectado à segunda porção. Em algumas modalidades, a embarcação hospedeira compreende uma verga, um semisub, um FPSO, ou um TLP. Em algumas modalidades, o sistema também inclui pelo menos um dentre um poço submarino e um coletor submarino conectado à primeira porção. Em algumas modalidades, uma extremidade da segunda porção está a uma profundidade de pelo menos aproximadamente 20 metros, por exemplo, pelo menos aproximadamente 50 metros.

[0030] Em uma modalidade, é exposto um método de instalar um sistema de tubo ascendente fora da costa, o sistema compreendendo lançar uma primeira porção horizontal de um tubular sobre o fundo de mar; conectar uma segunda porção vertical do tubular a um módulo de flutuação na, ou próximo a, uma superfície do mar; formar uma terceira porção encurvada entre a primeira porção horizontal e a segunda porção vertical; conectar a segunda porção a uma embarcação hospedeira flutuante; e desconectar o módulo de flutuação a partir da segunda porção. Em algumas modalidades, o método também inclui ainda ancorar a terceira porção ao fundo de mar. Em algumas modalidades, o método ainda inclui manter a segunda porção e o módulo de flutuação a uma profundidade de pelo menos 10 metros, por exemplo, pelo menos aproximadamente 25 metros. Em algumas modalidades, o módulo de flutuação compreende pelo menos um dentre um latão de flutuação e uma espuma.

[0031] Embora a invenção tenha sido descrita com relação a um número limitado de modalidades, aqueles versados na arte, tendo o benefício desta exposição, apreciarão que outras modalidades podem ser concebidas, que não fogem do escopo da invenção como exposta aqui. Portanto, o escopo da invenção deve ser limitado somente pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Sistema de tubo ascendente fora da costa, que compreende: um membro tubular (17) a partir de um fundo do mar para uma superfície do mar compreendendo: uma primeira porção horizontal no fundo do mar; uma segunda porção vertical próxima à superfície do mar; e uma terceira porção encurvada localizada entre as primeira e segunda porções; sistema este caracterizado por compreender adicionalmente: um módulo de flutuação conectado à segunda porção do membro tubular (17), adaptado para manter um formato da porção encurvada do membro tubular (17) e permitir uma conexão de uma embarcação hospedeira (10) com a segunda porção do membro tubular (17); e a embarcação hospedeira (10) conectada com a segunda porção do membro tubular (17).

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um cabo de âncora (30) conectado com aquela terceira porção daquele membro tubular (17) e com um mecanismo de ancoragem sobre o fundo do mar.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a embarcação hospedeira (10) compreende uma verga, um semisub, um FPSO, ou um TLP.

4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: pelo menos um de um poço submarino e um coletor submarino conectado à primeira porção do membro tubular (17).

5. Método para instalar um sistema de tubo ascendente fora da costa, que compreende as etapas de: lançar uma primeira porção horizontal de um membro tubular (17) sobre um fundo do mar; conectar uma segunda porção vertical do membro tubular (17) com um módulo de flutuação em uma superfície do mar ou próximo a ela; método este sendo caracterizado pelo fato de que compreende ainda as etapas de: formar uma terceira porção encurvada do membro tubular (17) entre dita primeira porção horizontal e dita segunda porção vertical do membro tubular (17); conectar a segunda porção do membro tubular (17) com uma embarcação hospedeira flutuante (10); e desconectar o módulo de flutuação daquela segunda porção do membro tubular (17).

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de compreender ainda ancorar a terceira porção do membro tubular (17) ao fundo do mar.

7. Método de acordo com a reivindicação 5 ou reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o módulo de flutuação compreende pelo menos um dentre um latão de flutuação e uma espuma.