PT92809A

PT92809A - Processo e dispositivo para a montagem de estacas associado a instalacao de uma plataforma "offshore" sobre estacas

Info

Publication number: PT92809A
Application number: PT92809A
Authority: PT
Original assignee: Maersk Olie & Gas
Priority date: 1989-01-11
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1990-07-31
Also published as: AU4952990A; GR1000976B; MY105243A; DE69004683D1; MX174503B; DK164516C; OA09380A; KR910700382A; YU244789A; LTIP1614A; DK11289A; CN1044142A; EG19118A; AR241028A2; CA2044587A1; DK11289D0; TR25433A; BR9007017A; AU625282B2; YU47552B

Description

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Ref; 2881189 PT EH-/11 1 Descrição do objecto do invento que MAERSK 0LIE 0G GAS A/S, dinamar 5 quesa, industrialrcom sede era

Esplanaden 50, DK-1263 Copenhaga K, Dinamarca, pretende obter em Portugal, para: "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A MONTAGEM DE q ESTACAS ASSOCIADO X INSTALAÇÃO DE UMA PLATAFORMA AO LARGO SOBRE ESTACAS» 15

Mod. 71 -10000 ex. - 89/07 20 25 30 0 presente invento refere-se a um processo para a montagem de estacas associado à instalação de uma plataforma ao largo apoiada em estacas por exemplo uma plataforma para extracção de petróleo, em que aquelas são enterradas no leito marinho através de guias de estaca ligadas as fundações da plataforma.

Anteriormente foram instaladas plataformas deste tipo por meio de gruas flutuantes muito grandes que servem para submergir a plataforma que foi transportada pa ra o local da perfuração sobre um batelao, para posicionar as estacas da fundação nas guias da plataforma e para levan tar os meios de pressão, por exemplo um martelo ou um vibra dor que servem para enterrar as estacas no leito marinho.

Em todo o mundo apenas estão disponíveis poucas dessas gruas especiais e a isso deve acrescentar-se que são caras de alugar e utilizar, o que pressupõe que pode haver esperas indesejavelmente longas quando se quer instalar uma plata- 35 10 -15

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forma e que os custos de instalação serão excessivamente e-levados particularmente para as plataformas mais pequenas. 0 objecto do presente invento é proporcionar um processo do tipo referido no primeiro parágrafo, a-través do qual em particular as plataformas mais pequenas, possam ser instaladas com custos muito menores do que até aqui e sem ser necessário esperar-se pela chegada de uma grua, flutuante especial. Isso obtém-se porque o processo do invento é caracterizado por as estacas serem içadas uma por uma com a cabeça da estaca para cima por meio de um guincho que está colocado na ou em ligação com a torre ou o equipamento de perfuração, posicionado no local da perfuração, nuna posição adeqyada acima da plataforma, em que a estaca de preferencia está suspensa livremente do cabo do guincho e uma distância menor do eixo central da plataforma do que a extremidade superior da guia de estaca associada e essa estaca ser então baixada, com a sua ponta a ser inicialmente guiada obliqua e externamente para baixo, em direcção a extremidade superior da guia de estaca, durante o referido movimento, até se introduzir na referida extremidade, após o que a estaca continua a descer através da guia de estaca até ao leito marinho e finalmente é enterrado até â profundidade desejada do referido leito marinho por intermédio de meios de pressão que estão suspensos do cabo do guincho e cuja extremidade inferior é de preferência obliquamente guig da para dentro e para cima durante o subsequente levantamento dos meios de pressão até que aqueles meios pendam livremente virados para baixo na vertical do cabo. Assim é possível instalar em particular plantaformas mais pequenas,por meio de equipamento convencional de perfuração para poços. Geralmente, tal equipamento de perfuração encontra-se presente no local da perfuração ou perto dele e uma vez que a operação desse equipamento de perfuração é muito mais bara- 2 35

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Ref: 2881189 PT EH-/11 ta do que as das grandes gruas flutuantes acima referidas, tanto os custos em tempo de espera como os custos de aluguer de grandes gruas são reduzidos.

Numa forma de realização particularmente simples e expedita do processo de acordo com o invento, a ponta da estaca é inicialmente guiada em direcção obliqua para o exterior e para baixo em direcção à extremidade superior da guia de estaca durante a descida da estaca até esta se introduzir na referida extremidade sendo a ponta guiada de forma deslizante ao longo de uma rampa que, de preferência tem uma forma em corte, de 0- ou U- e que se projecta para cima com uma inclinação adequada a partir da extremidade superior da guia de estaca até um ponto situado, de qualquer modo, substancialmente abaixo da localização que a ponta da estaca assume na sua posição livremente pendente já referida.

Além disso, no processo de acordo com o in vento, meios de pressão destinados a enterrar a estaca no leito marinho, por exemplo mediante golpes repetidos ou vi-braçães são içados por meio do guincho da torre de perfuração até uma posição que é substancialmente vertical acima da cabeça da estaca a ser enterrada e os meios de pressão são então descidos para se encàixarem na cabeça da estaca e empurrarem-no para baixo, enterrando-o no leito marinho a. profundidade desejada, após o que os meios de pressão são de novo içados e de preferência, a respectiva extremidade inferior é inicialmente guiada de forma deslizante pela rampa acima durante o referido movimento até os meios de accio-namento penderem livremente para baixo na vertical do cabo. 0 equipamento de perfuração pode portanto também ser usado para empurrar para baixo as estacas, sem que isso obrigue a que os meios de pressão, que podem ser por exemplo, um martelo cóm um comprimento de 16-18 m e um peso de 300-500 toneladas, balances violenta e perigosamente, quando são de- - 3 - 35 5 10 15

Mod. 71 -10000 ex. - 89/07 25 30 61.752 Ref: 2881189 PT EH-/11 -9. # · /tiXSf- / sencaixados da cabeça da estaca que está a ser enterrada. 0 movimento refere-se igualmente a um dispositivo para a execução do processo acima descrito e de acor do com o invento esse dispositivo é caracterizado pelo facto de compreender pelo menos uma rampa que tem, de preferên cia, uma forma de 0- ou de U- em corte, e que se prolonga com uma inclinação adequada para cima, a partir da extremidade superior da guia de estaca, de qualquer forma a partir de um ponto substancialmente inferior a posição que a ponta da estaca a ser colocado assume na guia da estaca, na referida posição livremente pendente da estaca. Isto propor ciona uma estrutura extremamente eficaz e também simples e barata, que pode ser construída em terra, era conjunto com a construção da plataforma.

De acordo com o invento, a rampa pode ser p<o sicionada cora um angulo de inclinação, relativamente ao pia no horizontal, de entre 20? e 70?, de preferência entre 40? e 60? e em particular entre ^5? e 559 · A ponta da estaca pt> de portanto deslizar automaticamente, isto é, pela pura força da gravidade, pela rampa abaixo até alcançar a extremidade superior da guia.

Além disso, de acordo com o invento, a rampa pode encontrar-se firmemente montada na plataforma proporcionando assim economia dos custos ligados à instalação,uma vez que todas as rampas se encontram directamente presentes na posição correcta de instalação, logo que a plataforma t£ nha sido posicionada no leito marinho, mas a rampa pode tam bém ser montada de forma destacável na plataforma, de manei ra que a rampa possa ser utilizada repetidamente para a mon tagem de muitas estacas e finalmente a rampa pode ser monta da sobre outra estrutura disposta na plataforma, por exemplo o próprio equipamento de perfuração, de modo que o processo de acordo com o invento podem também ser usado para a - i* - 35 61.752

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ê ( l ! instalação de plataformas que não estejam equipadas nas rampas. 0 invento será explicado mais completamente abaixo, com referência ao desenho em que

As figuras 1-8 representam uma sequência dos passos operacionais individuais que estão associados com a instalação de uma plataforma, por meio do processo do invento, a Figura 9 é uma vista lateral de uma plataforma apresentada a título de exemplo, que tem montadas rampas e guias, um pilar de fundação proporcionado numa dessas.

Mod. 71 -10000 ex. 89/07 25 30 A Fgirua 10 é uma vista lateral ampliada de uma parte da plataforma representada na figura 9» estando cada uma das rampas montadas num tubo de reforço. A Figura 11 é uma secção, a escala ainda maior, tomada ao longo da linha XI-XI na figura 10, praticada através da rampa e do tubo de reforço, e A Figura 12 é uma vista de tópo de um pormenor da ligação entre as rampas e a extremidade superior da guia.

As Figuras 1-8 mostram esquemáticamente de ςμβ modo uma plataforma geralmente indicada pelo numeral de referência 1, é sucessivamente instalada por meio de um e-quipamento de perfuração, geralmente indicado pelo numeral de referência 2. 0 equipamento de perfuração 2 está tipicamente munido de três ou quatro pernas 19, das auais apenas duas estão representadas na figura 1 e uma nas figuras 2-8, que apenas apresentam a porção frontal do equipamento de perfuração. Este equipamento tem ainda um pavimento de perfuração 20, que pode flutuar sobre a água, com as pernas 19 levantadas. Quando o equipamento de perfuração está a - 5 - 35 1 5 10 61.752 Ref: 2881189 PT EH-/11 -A,_

funcionar as pernas 19 são baixadas, conforme se representa de modo que o equipamento de perfuração 2 fica assente no leito marinho com o pavimento 20 elevado acima da superfície do mar 9· Uma torre de perfuração 3» assente sobre uma secção do pavimento de perfuração 21 suspensa sobre o ponto de perfuração, serve para perfurar um ou mais poç s no local da perfuração de forma conhecida. Com essa finalidade um gu±i cho h que tem um cabo de elevação 5» encontra-se posicionado na torre de perfuração 3 ou em ligação com ela e esse guincho tem uma capacidade de elevação tão grande que consegue elevar plataformas mais pequenas, tipicamente com um peso muito baixo das 1000 toneladas por exemplo por meio de uma transmissão adequada.

Mod. 71 -10000 βχ. - 89/07 25 30 A plataforma 1-representada a título de exemplo nas figuras 1-8 é uma dessas plataformas mais pequenas que pode portanto ser elevada por meio do guincho. Na figura 1, a plataforma foi transportada para uma localização inferior a torre de perfuração 3 num batelão 11 e presa com o cabo 5. Na figura 2 o batelão 11 foi afastado e a plataforma agora pendente do cabo 5 foi descida até uma certa distância abaixo da superfície do mar 9. Na Figura 3, a plataforma 1 foi finalmente posicionada no leito marinho 10 e as estacas de fundação estão para ser montadas.

Estas estacas foram transportadas juntamente com a plataforma, sobre o mesmo batelão ou, por exemplo, separadamente sobre outro batelão. A figura h mostra uma estaca 6 que está segura pela cabeça 7 e ligeiramente elevada. Na figura 5 a estaca encontra-se livremente suspensa do cabo acima da plataforma e é então introduzida na guia de estaca 12, que está fixada ou faz parte da fundação 16 da plataforma. A secção de pavimento suspensa 21 do equipamento de perfuração 2 tem uma extensão horizontal limitada, com uma largura de, por exemplo, cerca de 8 m e uma saliência de cerca de 13 m e isso I suficiente para que a torre de perfuração - 6 - 35

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Refí 2881189 PT EH-/11 fique posicionada correctamente acima do local de perfuração, quando está a ser utilizada para perfurar poços, mas não suficientemente para fazer com que a estaca 6 fique suspensa verticalmente por cima da extremidade superior 13 da guia 12, em cujo interior é para ser introduzida a estaca uma vez que para estabilidade as estacas devem ser posicionadas a uma distância mútua tal que fiquem consideravelmente fora da área operacional da torre de perfuração. 10 Para isso, a ponta da estaca 8 é guiada a

Mod. 71 -10000 ex. 89/07 força, de acordo com o invento para além da área operacioóaJ de tal maneira que a ponta da estaca se projecta finalmente para o interior da extremidade superior 13 da guia 12 durante a descida da estaca 6. Tal encontra-se representado na 15 figura 6, onde a estaca se apresenta suspensa obliquamente do cabo 5 com a cabeça da estaca 7 dentro da área operacional da torre de perfuração e a ponta 8 inserida na extremidade superior 13 da guia 12 dora dessa área comercial. 20 25

As figuras 10, 11 e 12 representam uma forma de realização preferida de um dispositivo adequado a esta operação compreendendo o referido dispositivo rampas 15 que estão no exemplo representado montadas cada uma delas, num tubo de reforço 17 da fundação da plataforma 16 e que se projecta obliquamente para cima a partir da extremidade superior 13 da guia de estaca 12 e para dentro e para baixo, numa distância adequada para além da posição que a ponta da estaca 8 assume antes da descida da estaca ser iniciada.

Quando a estaca 6 é descida, a ponta 8 toca 30 primeiramente no fundo da rampa 15» que conforme melhor se montra na figura 11 tem uma forma em corte de um C- não obstante, a rampa pode igualmente ter a forma de um U- V- ou qualquer outra forma de corte adequada, sendo o seu aspecto essencial que a ponta da estaca seja impedida de se mover % 35 transversalmente a rampa, uma vez que esteja em contacto - 7 - 1 1 -9.jaS.193U... ( *·’ ni ‘ψ ******* i f 61.752

Refj 2881189 PT EH-/11 com o fundo da rampa. 5 10 15

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Conforme representado na Figura 10, a rampa é posicionada sob um ângulo de inclinação adeuado relativamente ao plano horizontal a esse ângulo de inclinação pode ser entre 20? e 7O9» de preferência entre 4o? e 6o? e particularmente entre 459 e 559 e isso implica que a ponta da estaca escorregue pela rampa abaixo conforme incidado pela linha ponteada na figura 10, até chegar a extremidade superior 13 da guia da estaca que conforme representado nas figuras 10 e 12 se expande para cima para melhor acomodação da ponta da estaca. Durante a descida da estaca o mesmo con tinuará portanto a descer através da guia de estaca 12 até ficar de pé sobre o fundo marinho e depois o cabo é solto da cabeça da estaca. Como se verá pela figura 10 a guia da estaca está inclinada em relação ao eixo central da plataforma num ângulo que pode ser adequadamente de entre 6? e 12? de forma que a cabeça da estaca esteja ainda presente dentro da área operacional da torre de perfuração, embora a guia da estaca esteja colocada bastante para lá dessa área. 25 30 A estaca vai agora ser enterrada no leito marinho, por exemplo, por meio de golpes ou vibrações com meios de pressão adeuados que são suspensos do cabo 5> do guincho 4 na Figura 7» os meios de pressão 7 são içados acima da plataforma 1 e posicionados essencialmente na vertical da cabeça da estaca 7» o qual conforme referido acima sé encontra presente na área operacional da torre Ί. Quando os meios de pressão 14 são baixados, encaixa-se por isso na cabeça da estaca 7, e então a estaca é empurrada para baixo até se enterrar no leito marinho 10 à profundidade desejada, por meio da activação dos meios de pressão 14. Quando a estaca está a ser impelida para baixo, os meios de pressão 14 são movimentados para fora da área operacional da torre pela cabeça da estaca 7 e por isso pende obliquamente do cabo 5» conforme representado na figura 8. Quando os meios de pres- - 8 - 35 61.752 Ref: 2881189 PT EH-/11

íU - ( são soltam a cabeça da estaca nessa posição, ele pode balan-çar violentamente, o que pode revelar-se perigoso e destrutivo, se se considerar que os meios de pressão, tais como um partelo, podem ter tipicamente um comprimento de 16-I8 m e um peso de 300-500 toneladas.

Quando os meios de pressão lh são içados a respectiva extremidade inferior é, por conseguinte guiada inicialmente em direcção obliqua para dentro e para cima,

Mod. 71 -10000 ex. - 89/07 10 de acordo com o invento, até que os meios de pressão pendam livremente para baixo na vertical do cabo, onde fica presente num estado de equilíbrio natural. Numa forma de realização preferida do presente invento, aquele movimento tem lugar com a extremidade inferior dos meios de pressão a ser 15 guiada para cima de forma deslizante pela mesma rampa 15 onde foi utilizada para guiar a ponta da estaca 8 para dentro da extremidade superior 13 da guia da estaca 12, mas numa direcção oposta. 20 25 30

Isto deve estar melhor representado na figura 9 mostra uma plataforma 1 a ser fixada com três estacas. Uma dessas estacas 6 já foi instalada na guia de estaca 12 dispôs ta no lado direito da figura e enterrada quase até à profundidade final no leito marinho 10 por meio de um martelo 14. Quando essa operação se completa, o martelo é solto da cabeça da estaca 7 e durante o levantamento subsequente o martelo será então conforme se representa a linhas ponteadas, encostado a rampa 15 pela sua extremidade inferior e puxado pela referida rampa acima, pelo cabo, até pender de forma constante e livre na vertical (não representada) do cabo. Isso garante completamente que o martelo não balance para o interior da plataforma como um pêndulo poderoso e a danifique, quando o encaixe na cabeça da estaca for libertado.

Como se pode ver pelo antecedente, todas as 35 operações ligadas com a montagem e instalação de plataformas 9 10 15

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/ "offshore", particularmente de plataformas pequenas, assentes no leito marinho, podem assim ser efectuadas de acordo com o invento por meio de perfuração que, geralmente já se encontra presente no local da perfuração, o que proporciona grande economia, tanto em termos de meios como de tempo. Na forma de realização preferida representada nas Figuras 10, 11 e 12, as rampas 15 estão montadas de forma fixa na fundação da plataforma, havendo assim uma rampa para cada guia de estaca de modo que as operaçães de ins^ talação podem ser iniciadas logo que a plataforma tenha sidc posicionada no leito marinho. No entanto a rampa pode também ser arranjada de forma a estar montada destacavelmente na fundação da plataforma e neste caso a mesma rampa pode ser usada para montar muitas estacas e a rampa ou rampas pt) dem também ser organizadas numa estrutura inteiramente dif£ rente que se encontra localizada na plataforma de forma que o processo e a dispositivo de acordo com o invento possam também ser utilizados para a instalação de plataformas que não estejam munidas de rampas. Formas de realização preferidas do presente invento, encontram-se descritas no interior e representadas no desenho anexo, mas são-no apenas a título de exemplo. As^ sim, muitas outras formas de realização podem ser concebidas dentro do âmbito das reivindicaçães que se seguem. Por exemplo, a ponta da estaca e a extremidade inferior dos mei os de pressão podem ser controlados e guiados por meio de guias de cabos em vez de por meio de rampas. 0 depósito do primeiro pedido para o invento acima descrito foi efectuado na Dinamarca em 11 de Janeiro de 1989 sob o No. OII2/89. 10 35

Claims

Ή 5 10 15 Mod. 71-10000 βχ. 89/07 20 25 30 61.752 Ref; 2881189 PT EH-/H -REIVINDICAÇÕES -
15. MAÍ1990 1& - Processo de montagens de estacas assc> ciado a instalação de uma plataforma ao largo sobre estacas por exemplo, uma plataforma de extracção de petróleo em que as referidas estacas são enterradas no fundo do mar através de guias de estaca ligadas às fundaçães da platafor ma, caracterizado pelo facto de as estacas serem içadas uma a uma, com a cabeça da estaca para cima por meio de um guin cho que se encontra montado em conjunção com uma torre e e-quipamento de perfuração posicionados no local da perfuração numa localização adequada acima da plataforma em que,de preferência, a estaca pende livremente do cabo do guincho a uma distância menor do eixo central da plataforma do que a extremidade superior da guia de estaca a ele associada e a estaca ser depois baixada, com a respectiva ponta a ser inicialmente guiada obliqua e externamente para baixo em direcção à extremidade superior da guia da estaca durante o referido movimento, até se introduzir na respectiva extre midade, a seguir ao que a estaca continua a descer através da guia de estaca até ao leito marinho e é finalmente enter rada até à profundidade desejada, no referido fundo, por meio de pressão que se encontra suspenso do cabo do guincho e de que, preferivelmente a extremidade inferior é inicialmente guiada obliqua e interiormente para cima durante o subsequente levantamento dos meios de pressão até os mesmos penderem para baixo na vertical do cabo. 2? - Processo de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo facto de durante o abaixamento da estaca,a ponta do mesmo ser inicialmente guiada em posição obliqua para fora e para baixo em direcção à extremidade su perior da guia de estaca até se introduzir na referida extremidade sendo a ponta guiada de forma deslizante ao longo 11 35 10 15 Mod. 71-10000 ex. - 89/07 20 25 30 61.752 Ref: 2881189 PT EH-/11 M

5 Λ de uma rampa que de preferência, tem em corte a forma de um 0- ou de um U- e se prolonga para cima com uma inclinação adequada, a partir da extremidade superior da guia da estaca até uma posição em qualquer caso inferior aquela que a ponta da estaca assume na referida posição livremente pendente . 3- - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de os meios de pressão para enterrarem a estaca no leito marinho, por exemplo utilizando golpes repetidos ou vibrações, serem içados por intermédio do guincho da torre, até uma posição adequada que é substancialmente vertical acima da cabeça da estaca a ser empurrada para baixo e os meios de pressão serem baixados 'para envolverem a cabeça da estaca e empurrá-la até à profundidade desejada, no leito marinho, a seguir ao que os meios de pressão são de novo içados e de preferência, a sua extremidade inferior é guiada de forma deslizante pela rampa acima durante o referido movimento até que os referidos meios de pressão pendam livremente para baixo na vertical do cabo. k§· - Dispositivo para a realização do proce£ so de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo facto de compreender pelo menos uma rampa com secção em 0-ou um U- e que se prolonga para cima com uma .' inclinação adequada a partir da extremidade superior da guia da es— taca· substancialmente abaixo da posição que a ponta da estaca ao ser colocada na guia, quando se encontra na referida posição livremente pendente da referida estaca. 5® - Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de a rampa estar posicionada com um ângulo de inclinação relativamente ao plano horizontal, de entre 209 e 709 de preferência entre 409 e 609, particularmente entre 459 e 559· - 12 35 61.752 Ref: 2881189 PT EH-/11 6- _ Dispositivo d® acordo co® as roivindicâ·· ç3es ou 5» caracterizado pelo facto de a rampa estar firmemente montada na plataforma. 5 7§ - Dispositivo de acordo com as reivindica-ç5es k ou 5» caracterizado pelo facto de a rampa se encontrar montada de forma destacável na plataforma. 10

8§ - ^ispositivo de acordo com as reivindica-ç3es h ou 5» caracterizado pelo facto de a rampa estar montada noutra estrutura posicionada sobre a plataforma, por exemplo equipamento de perfuração.

Lisboa, 15 Por MAERSK OLIE OG GAS A/S 20 25 30 0 AGENTE OFICIAL

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