BR0302593B1

BR0302593B1 - tambor de flutuação de haste complacente e guia.

Info

Publication number: BR0302593B1
Application number: BR0302593A
Authority: BR
Inventors: Amedeo Marcotulli
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2011-08-09
Also published as: ZA200306196B; EP1398267A1; NO20033999D0; BR0302593A; NO20033999L; CA2439788A1

Description

"TAMBOR DE FLUTUAÇÃO DE HASTE COMPLACENTE E GUIA"

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção

A invenção em geral é relacionada a tubos ascen-dentes em estruturas flutuantes afastadas da costa e, maisparticularmente, a guias de tambor de flutuação para tubosascendentes.

2. Fundamentos Gerais

Em estruturas flutuantes ou embarcações afastadasda costa usadas para perfurar e produzir petróleo e gás,tais como estruturas do tipo longarina e TLP, os tambores deflutuação são usados para suportar o peso de tubos ascenden-tes de perfuração e produção. Os guias de tambor de flutua-ção são colocados no corpo da embarcação. As forças ambien-tais tais como vento, ondas e correntes fazem os tambores deflutuação se moverem e impactarem as placas de desgaste con-tra os guias no casco. Duas tentativas de projeto foram se-guidas tipicamente para endereçar o desgaste associado comos impactos. Uma proposta é guias complacentes. Nesta pro-posta, um material elástico tal como borracha que deformasob carga é usado para absorver a energia de impacto. Estaproposta não apresenta uma solução a longo prazo porque osguias de borracha são incapazes de suportar as cargas por umlongo período de impactos repetidos antes de se desintegra-rem. Uma segunda proposta é fornecer um espaço quase zeroentre os guias de flutuação e a embarcação. Nesta proposta,as tolerâncias são mantidas em um mínimo para impedir a ace-leração do tambor de flutuação, portanto reduzindo a cargade impacto. 0 casco e os tambores de flutuação são projeta-dos para suportar cargas de impacto. 0 problema com estaproposta é que as tolerâncias de construção tornam muito di-fícil de obter os espaços pequenos que são exigidos para im-pedir a aceleração do tambor de flutuação para um nível a-ceitável.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A invenção endereça as necessidades acima. 0 que éfornecido é um tambor de flutuação de haste complacente eguia. O tambor de flutuação é suportado no batente superiore nas várias placas de sustentação por um anel coletor quepermite deslocamento axial mas restringe qualquer movimentoradial. O tambor de flutuação se comporta como uma travecomplacente com uma resposta dinâmica como uma rao-la/massa/amortecedor. A rigidez e a massa atua para determi-nar a amplitude e freqüência do movimento. A água na abertu-ra do poço reage para a velocidade relativa do movimento deembarcação e do tambor de flutuação. A água assim atua comoum amortecedor. O aparelho é projetado de modo que a folgaentre o tambor de flutuação e o casco é maior que a amplitu-de máxima da oscilação. Portanto, o tambor não impactará ocasco. A energia cinética é dissipada pela resposta compla-cente da estrutura de tambor de flutuação e haste. Como otambor de flutuação nunca atinge o casco, não existem cargasde impacto e nenhuma fadiga associada com os impactos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para um entendimento adicional da natureza e obje-tivos da presente invenção, referência deve ser feita peladescrição seguinte, tomada em conjunto com o desenho anexono qual a partes iguais são dados numerais de referência i-guais, e onde:

o único desenho é uma vista em corte lateral dainvenção em uma estrutura do tipo longarina.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

Referindo-se ao desenho, é visto que a invenção éem geral indicada pelo numerai 10. 0 tambor de flutuação dehaste complacente e guia 10 são compreendidos de um tamborde flutuação 12, uma haste 14 e uma pluralidade de anéis co-letores 16.

0 desenho em geral ilustra uma estrutura afastadada costa flutuante 18, tal como uma estrutura do tipo longa-rina, que é fornecida com um poço central 20 dimensionadopara receber tubos ascendentes de perfuração e/ou produção.

0 tambor de flutuação 12 é fixado na parte superi-or da haste 14 e fornece suporte flutuante par a haste 14 eos tubos ascendentes 22. A haste 14 se estende para cima apartir do tambor de flutuação 12 para os controles 24 no to-po da estrutura afastada da costa 18.

Uma pluralidade de anéis coletores 16 são dimensi-onados para receber firmemente a haste 14 e são espaçados aolongo do comprimento da haste. Um anel coletor 16A é de pre-ferência posicionado em torno de cada haste 14 na extremida-de superior da estrutura afastada da costa 18. Os anéis co-letores restantes 16 são posicionados abaixo do tambor deflutuação 12 e são fixados na extremidade inferior do poçocentral 2 0 e em placas de sustentação 2 6 que são fixadas naestrutura afastada da costa.

A rigidez do tambor de flutuação 12, haste 14 etubo ascendente 22 são projetadas para funcionar em conjuntocom os anéis coletores 16 para impedir o tambor de flutuação12 de contatar a estrutura afastada da costa 18 durante omovimento normal em resposta a forças ambientais.

A rigidez do tambor de flutuação 12, a haste 14 eo tubo ascendente 22 é selecionada para controlar a respostadinâmica complacente destas estruturas. Os anéis coletores16 recebem firmemente a haste 14 e o tubo ascendente 22 parapermitir o movimento vertical como indicado pelas setas 2 8mas limitam o movimento radial.

A combinação dos anéis coletores 16 e a respostadinâmica complacente predeterminada limitam o movimento ra-dial do tambor de flutuação 12 a uma faixa que é menor que odiâmetro interno do poço central 20, como indicado pelas se-tas 30. Assim, o tambor de flutuação 12 se comporta como umatrave complacente com uma resposta dinâmica como um sistemade mola/massa/amortecedor. A rigidez e a massa da configura-ção determina a amplitude e freqüência do movimento. A águano poço central reage à velocidade relativa da estrutura a-fastada da costa e o tambor, atuando assim como um amortece-dor. 0 arrasto do tambor de flutuação 12 é uma função de V2(velocidade ao quadrado) . Também, a aceleração da água nopoço central induz flutuação que amortece o movimento. Aconfiguração é projetada de modo que a folga entre o tamborde flutuação e a parede interna do poço central é maior quea amplitude máxima da oscilação do tambor de flutuação. Por-tanto, o tambor de flutuação não impactará o casco da estru-tura afastada da costa. A energia cinética é dissipada pelaresposta complacente da estrutura de haste e tambor de flu-tuação.

A configuração dependerá de uma variedade de fato-res. Estes fatores incluem a profundidade da estrutura, operíodo natural mínimo da estrutura e do tambor de flutua-ção, a flutuação exigida, o diâmetro do poço central, o diâ-metro do tambor de flutuação, o diâmetro da haste e o diâme-tro do tubo ascendente. Segue um exemplo de uma configuraçãopossível. Os controles, o tambor de flutuação e a haste quefuncionam através de uma estrutura de longarina tal como a-quela descrita na Patente U.S. N°. 5.558.467 podem ter umcomprimento total de aproximadamente 229,97 metros (754pés) . Os controles e a haste se estenderiam aproximadamente51,24 metros (168 pés) acima da linha d'água normal. 0 tam-bor de flutuação começaria em aproximadamente 1,52 metro (5pés) abaixo da linha d'água normal e se estende para baixoaproximadamente 49,71 metros (163 pés) abaixo da linhad'água normal. A haste se estende no restante da distânciaatravés da estrutura e o tubo ascendente se estende além daquilha da estrutura no fundo do mar. Para tal estrutura terum poço central com um diâmetro de 3,96 metros (13 pés), umatensão exigida (flutuação) de 454 toneladas é preferida parauma profundidade de água de aproximadamente 1.710 metros(5610 pés). Sete anéis coletores, como indicado, seriam es-paçados ao longo do comprimento do poço central. Um exemplode uma disposição de espaçamento é como se segue. Os anéiscoletores podem ser colocados em intervalos de 15,24 metrose 6,4 0 metros (50 e 21 pés) acima do nível d'água médio eem 1,52 m (5 pés), 62,52 m (205 pés), 80, 82 m (262 pés),103,70 m (340 pés), 127,49 (418 pés), e 164,39 m (536 pés)abaixo do nível d'água médio. E preferível que um anel cole-tor seja posicionado em ou perto da junta de quilha da estru-tura afastada da costa.

A invenção fornece várias vantagens. Não existemcargas de impacto nas paredes do tambor de flutuação. Por-tanto, a espessura de parede e outro aço estrutural pode serreduzida. Isto fornece um impacto de custo positivo e aumen-ta a flutuação líquida. Os anéis coletores são colocados emtorno da haste e do tubo ascendente em vez do tambor de flu-tuação. Como o diâmetro do anel coletor é substancialmentemenor que se foram colocados em torno do tambor de flutua-ção, isto permite o uso de dispositivos mais sofisticados emateriais para controlar o espaço e o desgaste.

Como muitas modalidades variadas e diferentes po-dem estar dentro do escopo do conceito inventivo aqui ensi-nado, e como muitas modificações podem ser feitas na modali-dade aqui detalhada de acordo com a exigência descritiva dalei, deve ser entendido que os detalhes aqui devem ser in-terpretados como ilustrativos e não em um sentido limitante.

Claims

1. Tambor de flutuação de haste complacente e gui-a, em uma estrutura afastada da costa flutuante que possuium poço central e um tubo ascendente recebido no poço cen-tral, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:a. um tambor de flutuação fixado na parte superiordo tubo ascendente, o dito tambor de flutuação tendo umaresposta radial dinâmica complacente predeterminada a forçasambientais;b. uma haste fixada no dito tambor de flutuação ese estendendo através da estrutura afastada da costa, a ditahaste recebendo o tubo ascendente dentro da haste e tendouma resposta radial dinâmica complacente predeterminada aforças ambientais; ec. uma pluralidade de anéis coletores fixados aolongo do comprimento da dita haste na estrutura afastada dacosta, os ditos anéis coletores firmemente recebendo a ditahaste e permitindo o movimento vertical da dita haste e dodito tubo ascendente.