WO2014089656A1 - Floating platform with submerged anchoring means - Google Patents

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WO2014089656A1
WO2014089656A1 PCT/BR2013/000555 BR2013000555W WO2014089656A1 WO 2014089656 A1 WO2014089656 A1 WO 2014089656A1 BR 2013000555 W BR2013000555 W BR 2013000555W WO 2014089656 A1 WO2014089656 A1 WO 2014089656A1
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lattice
fixed
submerged
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water surface
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PCT/BR2013/000555
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David Verly da FONSECA
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Fonseca David Verly Da
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    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • B63B21/502Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers by means of tension legs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B35/4413Floating drilling platforms, e.g. carrying water-oil separating devices

Abstract

A floating platform with submerged anchoring means, more specifically a platform (P) with submerged anchoring means of the type developed for drilling wells or extracting hydrocarbons in deep and ultra-deep waters, comprises a deck (2) and the corresponding operational systems and structures (3), and is kept above the water surface (4) by a steel or concrete structure (1) on which it is supported and to which it is attached; the structure (1) is attached to a submerged buoy (5) suitably anchored to the sea bed (6) by ties formed by polyester lines and steel hawsers, configured as a free catenary (8) and/or tensioned (9), or by steel tensioners (10); the submerged buoy (5) is designed with a volume (A1) suitable for producing sufficient buoyancy to carry the loads of the lattice support structure (1) of the type consisting of a fixed lattice (1a) or lifting lattice (1b), and of the deck (2); the submerged buoy (5) is arranged in the region (C1) of the sea where most of the force (F1) acting on the submerged buoy is due to sea currents, that is to say, in a region at a distance (X1) from the water surface (4); the lattice structure (1) of the (1a) or (1b) type is designed with a height (X2) that is sufficient to go beyond the region (C2) where the forces (F2) due to the effect of the waves are; the height (X2) of the support structure (1) keeps the deck at a distance (X3) above the water surface (4).

Description

"PLATAFORMA FLUTUANTE SUB-FIXA".  "SUBFIXED FLOATING PLATFORM".
Campo de aplicação  Application field
A presente invenção se refere a uma plataforma flutuante sub-fixa, em especial a uma plataforma do tipo "offshore" para perfuração de poços ou produção de hidrocarbonetos em águas profundas e ultra profundas, e que compreende uma estrutura de aço treliçada para suporte de um convés acima da superfície da água, sendo ambos suportados por um flutuador submerso que é mantido a uma distância segura e fora da área de ação das ondas.  The present invention relates to a sub-fixed floating platform, in particular to an offshore well drilling or deep-water hydrocarbon production platform, and comprising a lattice steel structure supporting a above the surface of the water, both being supported by a submerged float that is kept at a safe distance and out of the wave's area of action.
Fundamentos da Invenção Background of the Invention
Os principais conceitos de plataformas utilizados atualmente para exploração e produção de óleo e gás podem ser divididos em duas categorias, unidades fixas e flutuantes.  The main concepts of platforms currently used for oil and gas exploration and production can be divided into two categories, fixed and floating units.
As plataformas fixas são estruturas de aço e/ou concreto fixadas diretamente no solo marinho. A utilização destas unidades esta limitada a água rasas, já que o seu custo aumenta significativamente com o aumento da lamina d'água devido à necessidade de resistir à pressão externa. Sua principal vantagem é a minimização dos movimentos no convés, permitindo desta forma, a utilização de completação seca, ou seja, o controle do fluxo de produção de óleo e gás do poço para a superfície pode ser feito diretamente no convés.  Fixed platforms are steel and / or concrete structures fixed directly to the sea floor. The use of these units is limited to shallow water as their cost increases significantly as the water slide increases due to the need to withstand external pressure. Its main advantage is the minimization of deck movements, thus allowing the use of dry completion, ie the control of the flow of oil and gas production from the well to the surface can be done directly on deck.
Uma das plataformas flutuantes mais conhecidas é denominada "offshore" e consiste de uma grande estrutura usada na perfuração em alto mar para abrigar trabalhadores e as máquinas necessárias para a perfuração de poços no leito do oceano para a extração de petróleo e/ou gás natural, processando os fluídos extraídos e levando os produtos, de navio, até a costa. Dependendo das circunstâncias, a plataforma pode ser fixada ao solo marinho ou pode flutuar. hidrocarbonetos ou outros capturados pelas operações na plataforma flutuante. One of the most well-known floating platforms is called offshore and consists of a large structure used in offshore drilling to house workers and the machines required for drilling ocean floor wells for oil and / or natural gas extraction, processing the extracted fluids and taking the products from ship to shore. Depending on the circumstances, the platform may be fixed to the sea floor or may float. hydrocarbons or others captured by operations on the floating platform.
Análise do estado da Técnica  State of the art analysis
Uma breve pesquisa em bancos de patentes permitiu conhecer plataformas, do tipo "offshore" que utilizam estruturas flutuantes, tais como bóias ou bolsões em associação a estruturas treliçadas, porém, como restará comprovado adiante, as soluções propostas, tal como, por exemplo, no documento norte americano US 6899492 (Jacket Frame) ou ainda, no documento brasileiro PI 9705698-7 (Petrobrás) que trata de meios de ancoragem ligados às bóias de grande empuxo são bastante distintas daquelas propostas no presente invento, uma vez que ratificam os inconvenientes das modalidades construtivas utilizadas atualmente.  A brief search in patent banks has allowed us to learn about offshore platforms that use floating structures such as floats or pockets in association with lattice structures, but, as will be shown below, the proposed solutions, such as, for example, US 6899492 (Jacket Frame) or in Brazilian document PI 9705698-7 (Petrobras) dealing with anchoring means connected to high buoyancy buoys are quite different from those proposed in the present invention, as they ratify the drawbacks of the constructive modalities currently used.
Breve Descrição da Invenção Brief Description of the Invention
Como se observou, nenhum dos documentos visitados na pesquisa revelou o arranjo que ora se reivindica, ou seja, a previsão da instalação de um flutuador submerso ancorado no leito marinho e a uma substancial distância em relação à superfície da água, ou seja, mantendo dito flutuador submerso fora da região onde existem forças consideráveis proveniente da ação de ondas, bem como mantendo o convés seguro por meio de uma ou mais estruturas treliçadas.  As noted, none of the documents visited in the research revealed the arrangement that is now claimed, ie the provision of the installation of a submerged float anchored in the seabed and a substantial distance from the water surface, ie keeping submerged float outside the region where there are considerable wave forces as well as keeping the deck secure by one or more lattice structures.
Assim sendo, a presente invenção combina as principais vantagens das unidades fixas e flutuantes, ou seja, pode ser utilizada em lâmina d'água profunda e ultra-profunda com redução significativa dos movimentos de translação e rotação, permitindo, portanto a utilização de sistema de completação seca.  Accordingly, the present invention combines the main advantages of fixed and floating units, that is, it can be used in deep and ultra-deep water depth with significant reduction of translation and rotation movements, thus allowing the use of a dry completion.
É objetivo desta invenção proporcionar redução do custo de capital imobilizado, do custo dos sistemas submarinos de produção compostos pelos dutos rígidos e/ou flexíveis e ainda redução no tempo de fabricação, devido ao seu aspecto modular. It is the object of this invention to provide a reduction in the cost of fixed capital, the cost of subsea production composed by rigid and / or flexible ducts and also reduction in manufacturing time due to their modular appearance.
Descrição dos Desenhos Description of Drawings
A invenção será agora descrita em maiores detalhes por meio de exemplos de concretizações típicas, tendo como referência os desenhos que a acompanham, nos quais:  The invention will now be described in greater detail by way of examples of typical embodiments, with reference to the accompanying drawings in which:
A figura 1 é uma vista lateral de uma plataforma flutuante sub-fixa;  Figure 1 is a side view of a sub-fixed floating platform;
A figura 2 é uma vista lateral de outra forma de concretização de uma plataforma flutuante sub-fixa, onde o convés pode se movimentar verticalmente através da estrutura treliçada de suporte; e  Figure 2 is a side view of another embodiment of a sub-fixed floating platform where the deck may move vertically through the truss support structure; and
A figura 3 mostra, a título de exemplo para melhor visualização, uma perspectiva do conjunto principal desta invenção em relação a um convés convencional.  Figure 3 shows, by way of example for a better view, a perspective view of the main assembly of this invention with respect to a conventional deck.
Descrição Detalhada da Invenção Detailed Description of the Invention
De acordo com as figuras relacionadas, a presente invenção se refere a uma "PLATAFORMA FLUTUANTE SUB-FIXA", mais precisamente de uma plataforma sub-fixa (P) do tipo desenvolvida para perfuração de poços ou produção de hidrocarbonetos em águas profundas e ultra profundas compreendida por convés (2) e respectivos equipamentos e estruturas operacionais (3), tais como instalações necessárias para realizar as atividades de produção ou perfuração, como, por exemplo, acomodações de pessoal, guindastes de elevação, torre de perfuração ou intervenção, estrutura para pouso de helicópteros e planta de processo. Dito convés (2) é mantido acima da superfície de água (4) e encontra-se apoiado em estrutura de aço ou concreto (1), por sua vez apoiada em um flutuador submerso (5) ancorado ao leito marinho (6) por tirantes confeccionados por linhas de poliéster e amarras em aço, em configuração de caternária livre (8) e/ou tensionadas (9) ou ainda por tendões de aço (10). According to the related figures, the present invention relates to a "SUB-FIXED FLOATING PLATFORM", more precisely a sub-fixed platform (P) of the type developed for deep and ultra-deepwater well drilling or hydrocarbon production. deck (2) and its related operational equipment and structures (3), such as facilities required for the production or drilling activities, such as personnel accommodations, lifting cranes, drilling or intervention tower, helicopter landing and process plant. Said deck (2) is held above the water surface (4) and is supported by steel or concrete structure (1), in turn supported by a submerged float (5) anchored to the seabed (6) by ties. made of polyester lines and steel lashings, in configuration catenary (8) and / or tensioned (9) or by steel tendons (10).
A estrutura de suporte (1) pode ser fabricada de aço ou concreto e deve ser projetada de forma a minimizar o efeito da atuação de ondas e correntes na dita estrutura (1), consequentemente no sistema flutuante como um todo. Numa opção preferencial, a estrutura (1) pode apresentar uma geometria treliçada similar a uma plataforma fixa (la) ou na forma de plataforma auto-elevatória (lb), com três ou mais colunas para que o convés possa ser movimentado verticalmente, permitindo maior facilidade no processo de instalação, assim como pode ser abaixado até o contato com o flutuador (5). Com o flutuador (5) deslastrado, todo o sistema pode ser rebocado flutuando, por uma embarcação de apoio, para o local de instalação da plataforma sub-fixa.  The support structure (1) may be made of steel or concrete and shall be designed in such a way as to minimize the effect of wave and current acting on said structure (1), consequently on the floating system as a whole. As a preferred option, structure (1) may have a lattice geometry similar to a fixed platform (la) or in the form of a self-elevating platform (lb), with three or more columns so that the deck can be moved vertically, allowing for greater ease of installation as well as being lowered to contact with float (5). With the float (5) deployed, the entire system can be towed by floating a support vessel to the sub-fixed platform installation site.
O flutuador submerso (5), numa forma preferencial, compreende uma caixa confeccionada com tanques (5a) de flutuação e tanques de água (5b) para lastros controlados de forma a ajustar a posição do sistema com relação à superfície da água (4) quando em operação ou na fase de instalação, podendo ainda apresentar tanques (5c) para armazenamento de hidrocarbonetos.  The submerged float (5), in a preferred form, comprises a housing made with floatation tanks (5a) and controlled ballast water tanks (5b) to adjust the position of the system with respect to the water surface (4) when in operation or during the installation phase, and may also have tanks (5c) for hydrocarbon storage.
Segundo a presente invenção, nas concretizações mostradas nas figuras 1, 2 e 3 o flutuador submerso (5) é dimensionado com volume (Al) adequado para produzir empuxo suficiente a fim de sustentar as cargas da estrutura treliçada de suporte (1), do tipo (la) ou (lb), e do convés (2). Dito flutuador submerso (5) é instalado na região (Cl) do mar, onde a atuação da força (F2) proveniente do efeito de ondas é desprezível, ou seja, afastado (XI) em relação à superfície da água (4). Essa distância (XI) é estabelecida para que o flutuador submerso (5) fique na região (Cl) onde há apenas a força (Fl) devido à ação predominante de correntes marinhas. A estrutura (1), do tipo (la) ou (lb), é dimensionada com altura (X2) adequada para atravessar a região (C2) onde atuam forças (F2) devido à ação do efeito de ondas. Suas características construtivas devem ser adequadas a manter o convés em distância (X3) segura acima da superfície da água (4), bem como deve considerar a redução da resistência das cargas ambientais de correntes marinhas e ondas (01). According to the present invention, in the embodiments shown in figures 1, 2 and 3 the submerged float (5) is sized with adequate volume (Al) to produce sufficient thrust to sustain the loads of the lattice support structure (1) of type (la) or (lb), and from deck (2). Said submerged float (5) is installed in the region (Cl) of the sea, where the action of the force (F2) from the wave effect is negligible, that is, away (XI) from the water surface (4). This distance (XI) is set so that the submerged float (5) is in the region (Cl) where there is only the force (Fl) due to the predominant action of marine currents. The structure (1), type (la) or (lb), is sized with height (X2) suitable to cross the region (C2) where forces (F2) act due to the action of the wave effect. Its constructive characteristics must be adequate to keep the deck at a safe distance (X3) above the water surface (4), as well as to consider reducing the resistance of the environmental loads of marine currents and waves (01).
Desta forma, a invenção proposta se beneficia da principal característica de uma unidade fixa, ou seja, menor resistência à ação de ondas (01) e variações de correntes marinhas presentes nas regiões (Cl) e (C2) podendo ainda ser utilizadas em lâmina d'água profunda e ultra-profunda.  Thus, the proposed invention benefits from the main feature of a fixed unit, that is, lower resistance to the action of waves (01) and variations of marine currents present in regions (Cl) and (C2) and can also be used in sheet d. 'Deep and ultra deep water.
A conexão da plataforma sub-fixa com os poços de produção de hidrocarbonetos ou de injeção pode ser feita com dutos submarinos rígidos ou flexíveis (7) diretamente conectados ao flutuador submerso (5) ou conectados ao convés (2).  The sub-fixed platform can be connected to the hydrocarbon production or injection wells with rigid or flexible subsea pipelines (7) directly connected to the submerged float (5) or connected to the deck (2).

Claims

REIVINDICAÇÕES
1) "PLATAFORMA FLUTUANTE SUB-FIXA", mais precisamente de uma plataforma sub-fixa (P) do tipo desenvolvida para perfuração de poços ou produção de hidrocarbonetos em águas profundas e ultra profundas compreendida por convés (2) e respectivos equipamentos e estruturas operacionais (3) e a qual é mantida acima da superfície de água (4) apoiada e fixada em estrutura de aço ou concreto (1), por sua vez posicionada fixa sobre um flutuador submerso (5) devidamente ancorado ao leito marinho (6) por tirantes confeccionados por linhas de poliéster e amarras em aço, em configuração de caternária livre (8) e/ou tensionadas (9) ou ainda por tendões de aço (10); caracterizado por o flutuador submerso (5) ser dimensionado com volume (Al) adequado para produzir empuxo suficiente a fim de sustentar as cargas da estrutura treliçada de suporte (1), do tipo treliçado fixo (la) ou treliçado elevatório (lb), e do convés (2); dito flutuador submerso (5) é instalado na região (Cl) do mar, onde a atuação da força (F2) proveniente do efeito de ondas é desprezível, ou seja, afastado (XI) em relação à superfície da água (4); a estrutura treliçada (1), do tipo (la) ou (lb), é dimensionada com altura (X2) adequada para atravessar pela região (C2) do mar onde existe a força (F2) proveniente da ação de efeito de ondas; a altura (X2) da estrutura suporte (1) mantém o convés em distância (X3) acima da superfície da água (4).  1) "SUB-FIXED FLOATING PLATFORM", more precisely a sub-fixed platform (P) of a type developed for drilling wells or producing deep and ultra-deep water hydrocarbons comprised of decks (2) and their equipment and operating structures. (3) and which is held above the water surface (4) supported and fixed in steel or concrete structure (1), in turn positioned fixed on a submerged float (5) properly anchored to the seabed (6) by tie rods made of polyester lines and steel lashings, in a free caternary (8) and / or tensioned (9) configuration or in steel tendons (10); characterized in that the submerged float (5) is of adequate volume (Al) to produce sufficient thrust to support the loads of the lattice support structure (1), of the fixed lattice (la) or elevatory lattice (lb) type, and from the deck (2); said submerged float (5) is installed in the region (Cl) of the sea, where the actuation of the force (F2) from the wave effect is negligible, that is, distanced (XI) from the water surface (4); the lattice structure (1), of type (la) or (lb), is sized with height (X2) suitable to cross the region (C2) of the sea where there is the force (F2) from the wave effect; The height (X2) of the support structure (1) keeps the deck at a distance (X3) above the water surface (4).
2) "PLATAFORMA FLUTUANTE SUB-FIXA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a estrutura (1) instalada na região (C2) apresentar configuração treliçada de menor impacto em relação à força (F2) proveniente da ação de efeito de ondas.  "SUB-FIXED FLOATING PLATFORM" according to Claim 1, characterized in that the structure (1) installed in the region (C2) has the least impact lattice configuration (F2) derived from the wave effect. .
3) "PLATAFORMA FLUTUANTE SUB-FIXA", de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada por a ancoragem do flutuador submerso (5) ocorrer em região (Cl), onde a força atuante (Fl) no dito flutuador submerso é oriunda maioritariamente de correntes marinhas. 4) "PLATAFORMA FLUTUANTE SUB-FIXA", de acordo com as reivindicações anteriores e numa construtividade preferencial, caracterizada por flutuador submerso (5) compreender uma caixa confeccionada com tanques (5a) de flutuação e tanques de água (5b) para lastro controlados de forma a ajustar a posição do sistema com relação à superfície da água (4) quando em operação ou na fase de instalação, podendo ainda apresentar tanques (5c) para armazenamento de hidrocarbonetos. "SUB-FIXED FLOATING PLATFORM" according to claims 1 and 2, characterized in that the anchorage of the submerged float (5) occurs in region (Cl), where the acting force (F1) in said submerged float is mainly derived from the submerged float. of marine currents. (4) "SUB-FIXED FLOATING PLATFORM" according to the preceding claims and in a preferred constructivity, characterized in that the submerged float (5) comprises a housing made up of floating control tanks (5a) and water-controlled ballast tanks (5b). to adjust the position of the system in relation to the water surface (4) when in operation or during the installation phase, and may also have tanks (5c) for hydrocarbon storage.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1203989A (en) * 1982-07-28 1986-05-06 Giunio G. Santi System of subacqueous foundation module to be installed at great depths, for offshore selflifting platforms
US6899492B1 (en) * 2003-05-05 2005-05-31 Nagan Srinivasan Jacket frame floating structures with buoyancy capsules

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