PT84070B

PT84070B - Plataforma com pernas compositas

Info

Publication number: PT84070B
Application number: PT84070A
Authority: PT
Original assignee: Mcdermott Inc
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1987-01-06
Publication date: 1993-01-29
Also published as: AU565069B2; MY100008A; EP0231056A2; DE3761914D1; DK167541B1; JPH0364650B2; DK568186A; EP0231056A3; IE59062B1; JPS62178616A; ES2014467B3; NO864774D0; EP0231056B1; NO864774L; NO168491B; AR243626A1; NO168491C; US4705430A; IE870136L; PT84070A

Description

DOMÍNIO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se de maneira geral a plata formas fixas de perfuração ao largo da costa, e, mais especi ficamente, a plataformas de águas profundas fixadas por esta cas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO %

A medida que a produção de recursos de petróleo e gás se tem deslocado para águas cada vez mais profundas, as estruturas das plataformas tornaram-se correspondentemente mui to mais pesadas e mais caras. As estruturas de águas profun das, que em geral designam estruturas destinadas a águas com mais de 300 metros (1000 pés) de profundidade, pesam geralmente na ordem, por exemplo, das dezenas de milhares de tone ladas. Os enormes pesos e dimensões destas estruturas, juntamente com as condições de carga que têm de suportar tornam -nas muito caras de construir, sendo este custo medido, geralmente, em milhares de dólares por tonelada. 0 peso é tam bém um factcr importante nas despesas de manutenção e instalação, e, por isso, como regra prática quanto menos uma estrutura para águas profundas pesa, menos cara fica a sua construção e instalação.

Uma boa visão geral sobre o desenvolvimento de plataformas para o largo da costa, com acentuação especial nas es truturas para águas profundas, encontra-se no artigo intituz lado Concepção e Construção de Plataformas de Torre de Aguas Profundas, de Griff C. Lee, Mechanical Enqineerinq, Abril de 1983, páginas 26-36. Este artigo expõe qs diversos tipos de plataformas para águas profundas, juntamente com a sua construção e utilização. Em resumo, indica que se tem obser. vado que as plataformas fixas têm mostrado ser o sistema de suporte mais digno de confiança, de custo apropriado e eficiente, disponível para operações de perfuração e produção ao largo da costa. No entanto, estas plataformas são todas,

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-3necessariamente, tremendamente pesadas e com custos de construção muitíssimo elevados. Em geral, dois terços do peso de uma estrutura estão no seu terço inferior, e, por isso, os aperfeiçoamentos na ancoragem da estrutura ao fundo do mar que reduzam o peso da estrutura são muitíssimo desejados. Por outro lado, os aperfeiçoamentos que diminuam a carga da plataforma e que eliminem ou diminuam a quantidade de área superficial exposta à acção das ondas, são também muitíssimo desejados.

Desta maneira, um objectivo da presente invenção é construir uma plataforma para águas profundas cujas necessidades de estrutura da torre sejam significativamente reduzidas. Outro objectivo da presente invenção é utilizar mais eficientemente os suportes estruturais da torre, expondo por este meio menos área superficial à acção das ondas, o que dá origem a menores forças de onda de concepção. Esta diminuição das forças de concepção reduzirá consequentemente as necessidades estruturais e o peso da plataforma. Outro objecti vo da presente invenção é ancorar a plataforma por meio de estacas ao fundo do mar, de maneira que a tubagem inferior ctíspen. dioaa da torre possa ser concebida para suportar forças estáticas e dinâmicas significativamente reduzidas, sendo estas forças transferidas para estacas de aço menos caras.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Plataformas com pernas compósitas para o largo da cos_ ta em águas profundas que tem uma torre de suporte que está fixada ao fundo do mar por um grande número de estacas. Há mangas de estacas de aba ligadas rigidamente às pernas de sjj porte principais da torre a uma altura do fundo do mar de, pelo menos, 30 metros (100 pés) e até 90 metros (300 pés) aproximadamente. Cada ligação elevada às pernas de suporte inclui pelo menos uma placa dimensionada para transferir a carga estrutural de torre para as estacas de aba que estão enterradas no fundo do mar e quase encostadas a cada perna de suporte. As pernas de suporte desta plataforma podem ser reduzidas em dimensão abaixo desta ligação, porque as forças

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-4estruturais são agora suportadas pelas estacas de aba.

A tubagem de revestimento de poço da plataforma é incorporada na configuração estrutural da torre e a zona superior desta tubagem de revestimento é ampliada e prolonga-se verticalmente atá se ligar com o equipamento de perfuração. A porção restante da tubagem de revestimento prolonga-se em geral num ângulo com a vertical ou tem um afunilamento interior, ao mesmo tempo que é aproximadamente paralela às pernas de suporte principal da torre.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista em alçado parcial e com os reforços retirados para maior clareza, da plataforma para águas profundas que representa o conjunto de torre e estacas de aba.

A figura 2 é uma vista parcial em corte e com os reforços retirados para maior clareza, ao longo das linhas 2-2 da figura 1, que representa a tubagem de revestimento de poço.

A figura 3 é uma vista parcial ampliada, das estacas de aba na altura da ligação de suporte.

A figura 4 é uma vista parcial em corte, ao longo das linhas 4-4 da figura 3,

A figura 5 á uma vista parcial em corte aplanado, ao longo das linhas 5-5 da figura 1.

A figura 6 é uma vista parcial em corte aplanado, ao longo da linha 6-6 da figura 1.

A figura 7 ê uma vista parcial em corte aplanado, ao longo das linhas 7-7 da figura 1.

As figuras 8a-f são vistas esquemáticas que representam a instalação de uma torre de duas peças.

As figuras 9a-c são vistas esquemáticas que representam a instalação de uma torre de uma peça.

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DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO

Começando por fazer referência às figuras 1 e 2, a plataforma 10 de perfuração ao largo da costa pode ser dividida em três secções gerais, a secção de convés 12, a secção superior 14 da torre e a secção de bâse 16 da torre. As duas últimas secções, 14 e 16, formam conjuntamente a torre 18. No entanto, deve observar-se que a torre 18 também pode ser uma torre de uma só peça. A secção de convés 12 é a porção da plataforma 10 que se prolonga acima da linha de água 20 e esta secção suporta c equipamento de perfuração 22. A secção superior 14 da torre é composta na sua maior parte por elementos 24 de aço tubulares alongados e prolonga-se aproxi. madamente desde o fundo do mar 26 até à secção de convés 12. A secção de base 16 da torre está fixada como uma só peça à secção superior 14 da torre, e a secção de base 16 compreende o conjunto de estacas de aba 28 que suporta rigidamente a plataforma 10 e a fixa ao fundo do mar 26.

Fazendo agora referência também às figuras 3 e 4, □ conjunto de estacas de aba 28 está fixado às pernas de supor, te principais 30 da torre 18. Conforme está representado, há uma série de cinco mangas de estacas de aba 28 que estão ligadas rigidamente a cada uma das pernas de suporte 30 por intermédio de placas horizontais e verticais 34 e 36. No eri tanto, nalguns casos podem estar ligadas desta maneira um njú mero maior ou menor dessas mangas 32, conforme as caracterís ticas do local, a carga e/ou outros factores. A elevação destas ligações de manga acima do fundo do mar 26 é geralmeri te de, pelo menos, 30 metros e tem possibilidade de aumentar até aproximadamente 90 metros ou mais. Abaixo desta elevação, as pernas 30, que normalmente teriam 4,5-6 metros de diâmetro, podem ter dimensões menores, conforme está representado, para economizar peso e diminuir os custos. E assim porque as forças da plataforma 10 são agora transmitidas através das estacas de aba 38 enterradas no fundo do mar 26, estacas que são um material muito menos caro que a tubagem estrutural de grande diâmetro.

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-6As placas horizontais e verticais 34 e 36 ligam direç. tamente as mangas de estacas de aba 32 às pernas de suporte 30 e estas placas transferem as forças axiais de corte e flectoras das pernas 30 para as estacas de aba 38 enterradas que se prolongam através das mangas 32. As mangas de estacas 32 estão próximas umas das outras em volta de cada perna de suporte 30, sendo a distância desde a perna até cada estaca de aproximadamente 1,80 metros e sendo o espaçamento entre estacas de aproximadamente 4,50 metros. Isto é bastante menos que a distância convencional desde perna até à estaca de 30 metros e espaçamento entre estacas de 7,5-9 metros. Cada manga 32 tem uma guia de estaca cónica 40 ligada à sua extre midade superior, para auxiliar a introdução das estacas de aba 38 nas mangas 32.

Visto que o conjunto de estacas de aba 28 está ligado rigidamente à zona intermédia elevada das pernas de suporte 30, fica eliminada a necessidade de reforço caro e pesado com braçadeiras e outros elementos, que é normalmente preciso para uma plataforma análoga. Estas economias de peso podem ser da ordem de 10 000 toneladas, o que diminui enormemente o custo da plataforma. As placas horizontais e verticais 34 e 36 que transferem as forças estruturais da plataforma 10 para a zona superior das estacas de aba 38 não necessitam de reforço com abraçadeiras, devido ao facto das estacas de aba estarem muito próximas da perna de suporte e à característica estrutural das placas. Consequentemente, a zona superior da plataforma 10 é suportada pelas pernas de suporte 30, enquanto que a zona inferior da plataforma 10 é suportada pelas estacas de aba 32. Desta maneira, a plataforma 10 é uma plataforma de pernas compósitas.

Uma série de ligações de estacas laterais 42, que estão representadas fixadas à zona reduzida das pernas 30, mari têm o alinhamento das estacas de aba 38 que se prolongam paralelamente às pernas 30 em direcção ao fundo do mar 26. As ligações de estacas laterais 42 proporcionam suporte lateral para as estacas de aba 38 e as ligações 42 não estão em geral

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Incorporated dimensionadas para transferir forças axiais ou flectoras para a torre 18. As mangas 32 destas ligações de estacas late rais 42, conforme está representado, têm dimensões um pouco maiores que as estacas de aba 38, e cada manga 32 inclui tam bém uma guia cónica 44 para ajudar a introduzir estas estacas nas referidas mangas.

Fazendo agora referência às figuras 5, 6, e 7, estão representadas vistas em planta de torre 18, tiradas em diver. sas alturas abaixo da linha de água 20. A figura 5 é tirada na altura onde as pernas de suporte principais 30 da torre 18 mudam de uma orientação angular ou inclinada para uma ori. entação quase vertical. As figuras 6 e 7 representam melhor a grande proximidade das estacas de aba 38 em relação à sua perna de suporte 30 respectiva. De observar é também a dimi nuição do diâmetro das pernas 30 entre as figuras 6 e 7. Pe_r nas de suporte falsas 46 no interior da torre 18 proporcionam suporte adicional à plataforma 10.

Fazendo agora referência novamente às figuras 1 e 2, a tubagem de revestimento de poço 48, tal como está represeri tado, é um componente da estrutura de suporte da torre. A zo, na superior 50 da tubagem de revestimento 48 alarga-se de ma neira a haver espaço suficiente para a cabeça de poço. No entanto, antes de chegar à linha de água 20, a tubagem de re vestimento de poço 48 diminui a dimensão para diminuir as forças das ondas de concepção às quais a plataforma 10 está sujeita. Esta zona superior 50 está também orientada vertivalmente em contraste com a orientação inclinada ou angular do restante da tubagem de revestimento 48. Esta zona superior ampliada e vertical permite que se proceda a perfuração vertical regular, eliminando por este meio a necessidade de equipamentos de perfuração inclinada e o seu maior custo associado. Era frequente esses equipamentos de perfuração inclinada serem necessários no passado, sempre que se desejava utilizar a tubagem de revestimento de poço como componente integrante da estrutura da torre, por causa do ângulo ou inclinação da tubagem de revestimento de poço/componente estrutural.

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As figuras 8a-f representam as diversas fases de ins talação de uma plataforma de peças múltiplas. Inicialmente, a secção de base 16 da torre é rebocada para o local e alinhada com a placa de fixação submarina 52 diante das estacas de aba 38, enterrada no fundo do mar, com a secção de base de fixação 16 no seu lugar. Seguidamente, a secção superior da torre 14 é rebocada de maneira análoga para o local e lançada à água a partir da embarcação, onde tubos selectivos da estrutura são inundados para controlar a flutuação desta secção. A secção superior 14 da torre é seguidamente coloca da sobre a secção de base 16 e fixada a esta secção por pernos de perna (não representados). A secção de convés 12 segue-se pouco depois, secção esta que é elevada e colocada no seu lugar em cima da secção superior 14 da torre.

As figuras 9a-c representam a instalação de uma torre 18 de uma só peça. Depois da torre 18 ser rebocada e lajn çada à água, é alinhada sobre a placa de fixação submarina 52, antes das estacas de aba 38 serem enterradas para fixar a torre 18 ao fundo do mar 26.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - Plataforma com pernas compósitas para o largo da costa em águas profundas, caracterizada pelo facto de compre ender:

a) um convés que suporta um equipamento para perfura çãOÍ

b) uma torre que suporta o referido convés acima do fundo do mar, que compreende pernas de suporte alongadas que se prolongam para baixo a partir do referido convés;

c) estacas de aba fixadas rigidamente a uma zona a meio das referidas pernas de suporte e que suportam a referida plataforma;

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d) meios de transferência de forças para transferirem forças estruturais de corte, axiais e flectoras a partir da referida zona a meio das referidas pernas de suporte para uma zona superior das refe. ridas estacas de aba, sendo as referidas forças transferidas subsequentemente por intermédio das referidas estacas de aba para o referido fundo do mar; e

e) guias de estacas fixadas às referidas pernas de suporte, que alinham lateralmente as referidas es, tacas de aba em relação às referidas pernas de sij porte.
2 - Plataforma de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto dos referidos meios de transferência de forças estarem fixados às referidas pernas de suporte a uma altura de, pelo menos, 30 metros acima do fundo do mar.
3 - Plataforma de acordo com a reivindicação 2, caraç. terizada pelo facto dos referidos meios de transferência de forças compreenderem uma série de placas horizontais e verti cais através das quais as referidas forças estruturais são transferidas.
4 - Plataforma de acordo com a reivindicação 3, caraç, terizada pelo facto das referidas guias de estacas compreenderem mangas de estacas fixadas às referidas pernas de supor, te e dimensionadas para permitir que as referidas estacas deslizem através delas, mangas estas que proporcionam suporte lateral para as referidas estacas de aba.
5 - Plataforma de acordo com a reivindicação 4, csraç terizada pelo facto das referidas estacas de aba estarem espaçadas regularmente em volta de cada uma das referidas pernas de suporte.
6 - Plataforma com pernas compósitas para o largo da costa em águas profundas, caracterizada pelo facto de compre ender:

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a) um convés que suporta um equipamento de perfuração acima do nível da água;

b) uma torre de suporte alongada que tem uma zona extrema fixada ao referido convés e uma zona extrema oposta fixada ao fundo do mar, compreendendo a referida torre pernas de suporte tubulares que têm uma zona extrema inferior reduzida;

c) estacas de aba fixadas às referidas pernas de suporte acima da referida zona inferior reduzida, es. tacas estas que têm dimensões suficientes para su portarem a referida plataforma;

d) meios de transferência de forças para transferir forças estruturais axiais, de corte e flectoras das referidas pernas de suporte para as referidas estacas de aba, estando os referidos meios de transferência de forças fixados às referidas pernas de suporte a uma altura acima da referida zona inferior reduzida;

e) guias de estacas fixadas à referida zona inferior reduzida das referidas pernas de suporte para ali nhar lateralmente e suportar as referidas estacas de aba; e

I f) revestimento de poço tubular que constitui um coni ponente estrutural integrado da referida torre de suporte e orientado aproximadamente em paralelo com as referidas pernas de suporte, tendo o referido revestimento de poço uma zona extrema superi or ampliaca.
7 - Plataforma de acordo com a reivindicação 6, caraç. terizada pelo facto dos referidos meios de transferência de forças estarem fixados à referida perna de suporte a uma altura acima do fundo do mar de, pelo menos 30 metros.

Θ - Plataforma de acordo com a reivindicação 7, caraç.

terizada pelo facto dos referidos meios de transferência de placas horizontais e s forças estruturais a reivindicação
8, verti, são carac

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Incorporated forças compreenderem uma série de cais através das quais as referid transferidas.
9 - Plataforma de acordo c terizada pele facto de as referidas guias de estacas compreenderem mangas de estacas fixadas à referida zona inferior reduzida das referidas pernas de suporte, mangas estas que proporcionam um suporte lateral para as referidas estacas de aba.
10 - Plataforma de acordo com a reivindicação 9, caraç. terizada pelo facto das referidas estacas estarem espaçadas regularmente em volta de cada uma das referidas pernas de su porte.