BRPI0612825A2 - método e instalação de conexão de um conduto submarino rìgido e de um conduto submarino flexìvel - Google Patents
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Abstract
MéTODO E INSTALAçãO DE CONEXãO DE UM CONDUTO SUBMARINO RìGIDO E DE UM CONDUTO SUBMARINO FLEXìVEL. A invenção se refere a um método e uma instalação de conexão de um conduto submarino rígido (18) e de um conduto submarino flexível (20), o dito conduto submarino rígido (18) terminando por uma extremidade livre de conexão (22), o dito conduto submarino flexível (20) apresentando uma porção de fundo (32) e uma porção suspensa, a dita porção de fundo apresentando uma extremidade de entrada (19) conectada à dita extremidade livre de conexão (22), a dita instalação comportando meios de ancoragem (26, 24, 30) para manter a dita porção de fundo (32) ancorada em um ponto de ancoragem (28) da dita porção de fundo e para permitir a dita porção de fundo a formar uma ondulação (38); de acordo com a invenção, o ditos meios de ancorragem são adaptados para manter o dito ponto de ancoragem (26, 24, 30) à distância e aproximado da dita extremidade livre de conexão (22) para formar a dita ondulação (38) entre o dito ponto de ancoragem (28) e a dita extremidade livre de conexão (22).
Description
"MÉTODO E INSTALAÇÃO DE CONEXÃO DE UM CONDUTO SUBMARINO RÍGIDO E DE UM CONDUTO SUBMARINO FLEXÍVEL"
A presente invenção se refere a um método de con-exão de um conduto submarino rígido e de um conduto submarino flexível, assim como a uma instalação adaptada à implementação deste método de conexão.
Estes condutos submarinos são destinados ao transporte de hidrocarbonetos em meio marinho, e notadamente para veicular os hidrocarbonetos entre uma instalação submarina instalada sobre o fundo do mar e uma instalação marinha de superfície, por exemplo uma plataforma, situada na superfície do meio marinho.
O conduto submarino rígido é estendido sobre o fundo do mar a partir da instalação submarina e ele termina por uma extremidade livre de conexão. O conduto submarino flexível quanto a ele, apresenta uma porção de fundo que se estende sobre o fundo do mar e uma porção suspensa que é destinada a se reunir à instalação de superfície. A porção de fundo é terminada por uma extremidade de entrada que é conectada à extremidade livre de conexão de tal sorte que a porção suspensa se estende em catenária em balanço da extremidade livre de conexão. Além disso, a instalação comporta meios de ancoragem para manter a porção de fundo ancorada no fundo do mar em um ponto de ancoragem da porção de fundo de maneira a permitir a esta porção de fundo formar uma ondulação descolada do fundo do mar, entre o ponto de ancoragem e a porção suspensa, e assim, evitar os impactos desta porção de fundo sobre o fundo do mar quando a posição vertical da instalação de superfície flutua. Pode-se notadamente referir ao documento FR 2 746 977, o qual descreve uma tal instalação.
Entretanto, em certas circunstâncias de exploração, as variações de temperatura do hidrocarboneto extraído, provocam deformações longitudinais do conduto rígido e portanto, o movimento da extremidade livre de conexão.
Em conseqüência, a porção de fundo do conduto flexível que se estende entre a extremidade livre de conexão do conduto rígido e o ponto de ancoragem, é suscetível de ser arrastada em translação sobre o fundo do mar, o que acarreta por um lado sua deformação intrínseca longitudinal, e por outro lado sua abrasão. O envelhecimento desta porção de fundo é então acelerado.
Além disso, a porção suspensa de conduto flexível que se estende em catenária, exerce uma tração longitudinal sobre o conduto rígido na sua extremidade livre de conexão. Ora, quando o conduto rígido se retrai, notadamente quando o escoamento de hidrocarboneto é interrompido e o conduto se resfria, os esforços de retração, se opõem aos esforços de tração exercidos pelo conduto flexível, de tal sorte que o conduto rígido corre o risco de ser danificado. Embora fosse viável anteriormente, para as instalações submarinas de baixa e de média profundidade, intervir facilmente sobre o conduto rígido danificado, esta intervenção não é mais exeqüível para as instalações submarinas a profundidade muito grande.
Um problema que se coloca pose então, e que a presente invenção visa resolver, é o de propor um método de conexão, que permita se livrar dos inconvenientes acima citados, e notadamente que permita evitar as intervenções a grande profundidade.
Com a finalidade de resolver este problema, a presente invenção propõe, de acordo com um primeiro aspecto, um método de conexão de um conduto submarino rígido e de um conduto submarino flexível, os ditos condutos submarinos sendo destinados ao transporte de hidrocarbonetos em meio marinho entre uma instalação submarina instalada sobre um fundo do mar e uma instalação marinha de superfície situada na superfície do dito meio marinho, o dito conduto submarino rígido estendendo-se sobre o dito fundo do mar a partir da dita instalação submarina e terminando por uma extremidade livre de conexão, o dito conduto submarino flexível apresentando uma porção de fundo estendida na vizinhança do dito fundo do mar e uma porção suspensa destinada a e unir à dita instalação marinha de superfície, a dita porção de fundo sendo terminada por uma extremidade de entrada, o dito método de conexão sendo do tipo de acordo com o qual conecta-se a dita extremidade de entrada e a dita extremidade livre de conexão estendendo-se a dita porção suspensa em catenária sensivelmente em linha com a vizinhança da dita extremidade livre de conexão e mantendo ancorada a dita porção de fundo no dito fundo do mar em um ponto de ancoragem da dita porção de fundo para permitir a dita porção de fundo formar uma ondulação deformável; e de acordo com o dito método, permite-se a formação a dita ondulação entre o dito ponto de ancoragem e a dita extremidade livre de conexão de modo a permitir o movimento relativo da dita extremidade livre de conexão em relação ao dito ponto de ancoragem e a deformação da dita ondulação. Assim, uma característica da invenção reside no uso da ondulação da porção de fundo do conduto flexível, entre o ponto de ancoragem e a extremidade livre de conexão do conduto rígido, quando um hidrocarboneto quente escoa no conduto rígido e ele se alonga, o ponto de ancoragem estando evidentemente por natureza, em posição fixa em um plano médio definido pelo fundo do mar. Deste modo, as variações longitudinais e transversais do conduto rígido que são devidas ao escoamento irregular de um hidrocarboneto quente neste conduto, e/ou às variações de pressão, e que provocam o movimento alternativo do conduto e em conseqüência da extremidade livre de conexão sobre o fundo do mar, com amplitudes da ordem do metro por exemplo, são repercutidas na porção de fundo ondulada cujo raio de curvatura varia então sensivelmente, sem afetar a integridade desta porção de fundo. Assim, o conduto rígido se deforma livremente, sem tensão e não corre o risco de ser danificado, de forma que nenhuma intervenção é mais necessária para reparar a mesma. Além disso, este método é de uma aplicação facilitada, e ele só requer uma única conexão entre o conduto flexível e o conduto rígido, o que o torna economicamente vantajoso.
Adicionalmente, e de acordo com um modo de realização particularmente vantajoso, liga-se o dito ponto de ancoragem, por exemplo a uma estaca de ancoragem instalada ao longo do dito conduto rígido por intermédio de uma linha de ancoragem flexível de maneira a facilitar a conexão. Como, com efeito, basta para formar a ondulação, estender o conduto flexível de maneira sensivelmente assintótica entre a extremidade livre de conexão e a instalação de superfície, e depois ligar com uma linha de ancoragem, a estaca de ancoragem e o ponto de ancoragem do conduto flexível situado então à distância do fundo do mar, e em seguida fazer descer ainda mais o conduto flexível para o fundo do mar para que a ondulação se forme entre o ponto de ancoragem da porção de fundo e a estaca de ancoragem.
Todavia, de acordo com uma alternativa, a linha de ancoragem é estendida previamente, antes da colocação em serviço da instalação, ao longo do conduto flexível, de tal maneira que a ondulação só se forme quando o conduto rígido se alonga sob o efeito do escoamento de um hidrocarboneto quente. Isto porque, com efeito, o conduto rígido está inicialmente no seu comprimento mínimo.
De acordo com uma característica vantajosa, equipa-se a dita porção de fundo formando ondulação de limitadores de curvatura, sobre a porção de frente situada entre a extremidade livre de conexão e o ponto de ancoragem, para limitar a curvatura da dita ondulação, e em particular para permitir uma curvatura regular e evitar as dobras.
Vantajosamente, como estes limitadores de curvatura formam luvas que circundam a porção de fundo, forma-se a dita ondulação sensivelmente em um plano horizontal, de tal sorte que as luvas podem eventualmente se apoiar sobre o fundo do mar e preservar da abrasão o conduto flexível.
De acordo com um outro modo de realização, forma-se a dita ondulação sensivelmente em um plano vertical equipando a dita porção de fundo com bóias, e evita-se assim qualquer contato com o fundo do mar sempre permitindo uma variação regular do raio de curvatura da porção de fundo.
De acordo com um outro aspecto, a presente invenção propõe uma instalação de conexão de um conduto submarino rígido e de um conduto submarino flexível, os ditos condutos submarinos sendo destinados ao transporte de hidrocarbonetos em meio marinho entre uma instalação submarina instalada sobre um fundo do mar e uma instalação marinha de superfície situada na superfície do dito meio marinho, o dito conduto submarino rígido se estendendo sobre o dito fundo do mar a partir da dita instalação submarina e terminando por uma extremidade livre de conexão, o dito conduto submarino flexível apresentando uma porção de fundo estendida na vizinhança do dito fundo do mar e uma porção suspensa destinada a se unir à dita instalação marinha de superfície, a dita porção de fundo sendo terminada por uma extremidade de entrada, a dita extremidade de entrada e a dita extremidade livre de conexão sendo conectadas juntas de modo que a dita porção suspensa se estende em catenária sensivelmente em linha com a vizinhança da dita extremidade livre de conexão, a dita instalação comportando meios de ancoragem para manter a dita porção de fundo ancorada no dito fundo do mar em um ponto de ancoragem da dita porção de fundo e de modo a permitir a dita porção de fundo formar uma ondulação deformável; de acordo com a invenção, os ditos meios de ancoragem são adaptados para manter o dito ponto de ancoragem à distância e aproximado da dita extremidade livre de conexão para permitir a formação da dita ondulação entre o dito ponto de ancoragem e a dita extremidade livre de conexão.
Assim como vai se explicar abaixo, mais em detalhe, os ditos meios de ancoragem compreendem vantajosamente, um órgão de sujeição montado sobre a dita porção de fundo ao dito ponto de ancoragem e uma estaca de ancoragem instalada ao longo do dito conduto rígido, e o dito órgão de sujeição é ligado à dita estaca de ancoragem por meio de uma linha de ancoragem, por exemplo durante a execução do método de instalação acima citado, a fim de permitir facilmente a formação da ondulação.
Além disso, de maneira preferencial a dita porção de fundo formando ondulação é equipada de limitadores de curvatura ou ainda, ela compreende uma pluralidade de bóias instaladas passo a passo sobre a dita porção de fundo, entre o dito ponto de ancoragem e a dita extremidade livre de conexão para formar a dita ondulação sensivelmente em um plano vertical, o que permite obter uma curvatura sensivelmente regular e ainda mais, descolar a porção de fundo em relação ao fundo do mar e evitar qualquer abrasão.
Outras particularidades e vantagens da invenção vão ressaltar pela leitura da descrição dada abaixo de um modo de realização particular da invenção, dado a titulo indicativo porém não limitativo, com referência aos desenhos anexos nos quais:
- a Figura 1 é uma vista esquemática parcial de uma instalação de conexão de acordo com uma primeira variante, de acordo com a invenção;
- a Figura 2A é uma vista esquemática parcial em corte longitudinal de um elemento de detalhe de uma instalação de conexão de acordo com uma segunda variante e em uma primeira posição; e,
- a Figura 2B é uma vista esquemática parcial do elemento de detalhe ilustrado na Figura 2A em uma segunda posição.
A Figura 1, mostra de modo esquemático e em corte vertical, um meio marinho apresentando uma superfície 10 e um fundo 12; uma instalação submarina 14 instalada sobre o fundo 12 sendo destinada à extração de um hidrocarboneto, e uma instalação de superfície 16 sendo destinada a recuperar e a armazenar o hidrocarboneto. Entre a instalação submarina 14 e a instalação de superfície 16, um conduto rígido 18, que se estende sobre o fundo do mar 12 a partir da instalação submarina 14 e um conduto flexível 20 que a ela é conectado por uma extremidade de entrada 19 e a prolonga, se une à instalação de superfície 16, e permitem em conjunto recuperar o hidrocarboneto.
O conduto rígido 18 apresenta uma extremidade livre de conexão 22, e é suscetível de se deformar longitudinalmente sob o efeito das variações de pressão do hidrocarboneto e/ou de temperatura do conduto, provocadas pelas variações de vazão de um hidrocarboneto quente em relação à temperatura do meio marinho no fundo 12. Em conseqüência, a extremidade livre de conexão 22 é suscetível, no curso da exploração da instalação submarina 14, de ser arrastada em translação com amplitudes da ordem do metro.
A fím de superar o problema que esta variação dimensional coloca, instala-se notadamente, uma estaca de ancoragem 24 ao longo do conduto rígido 18 em retração da extremidade livre de conexão 22, monta-se um órgão de sujeição 26 sobre um ponto de ancoragem 28 do conduto flexível .20 e, quando se faz descer o conduto flexível 20 no meio marinho, de acordo com um modo de execução particular, liga-se o órgão de sujeição 26 e a estaca de ancoragem 24 por meio de uma linha de ancoragem 30 tensionada formando então uma corda, enquanto que uma porção de fundo 32 do conduto flexível 20 se estende em arco entre a extremidade de entrada 19 situada no nível do fundo do mar 12 e o ponto de ancoragem 28. Além disso, e previamente, esta porção de fundo 32 em arco, é equipada aqui, de bóias 34 repartidas de modo sensivelmente eqüidistante entre a extremidade de entrada .19e o ponto de ancoragem 28.
Em seguida, no curso da instalação quando o conduto flexível .20é desenrolado ainda mais sobre o fundo do mar 12, o ponto de ancoragem .28 tende a vir se apoiar sobre o fundo do mar 12, ficando a uma distância constante da estaca de ancoragens 24 graças à linha de ancoragem 30 que o retém, de tal sorte que a porção de fundo 32, equipada das bóias 34 é naturalmente arrastada para a superfície 10 formando uma ondulação 38, porque o comprimento de conduto, essencialmente flexível, é superior ao comprimento da linha de ancoragem 30. A ondulação 38 aparece formada voltada para o fundo do mar 12 sensivelmente na vertical assim como ilustra a Figura 1.
Desta maneira, o ponto de ancoragem 28 sendo mantido a uma distância fixa da estaca de ancoragem 24, segundo uma direção média definida pelo conduto rígido 18 e a linha de ancoragem 30, qualquer movimento longitudinal do conduto rígido 18 e da mesma forma, da extremidade livre de conexão 22, arrasta igualmente a extremidade de entrada .19 do conduto flexível 20 o que provoca então a deformação da ondulação 38 da porção de fundo 32 e a variação de seu raio de curvatura, tanto positiva quanto negativa, sem contato com o fundo do mar 12 e por conseqüência sem possibilidade de abrasão.
Ademais, a extremidade livre de conexão 22 do conduto rígido .18 sendo livre, porque o conduto flexível está finalmente ancorado no fundo do mar 12 e sua porção de fundo 32 se curva e pode se deformar, nenhuma tensão se exerce pois sobre ele e quando ele se retrai, ele não pode se deteriorar.
De acordo com uma segunda variante, a porção de fundo 32' que se encontra parcialmente e ampliada nas figuras 2A e 2B é equipada de limitadores de curvatura 40 compreendendo luvas tubulares 41 e órgãos tubulares 42 formando grampos, destinados a ligar entre si as luvas tubulares .41. As luvas tubulares 41, presas sobre a porção de fundo 32', apresentam em cada uma de suas extremidades um colar radial 44, e elas são instaladas passo a passo ao longo da porção de fundo 32', colares radiais 44 voltados para elas. Adicionalmente, os órgãos tubulares 42 apresentam, em cada uma de suas extremidades, uma parte estreitada 46 adaptada para vir se encaixar em torno das luvas tubulares 41 e atrás do colar radial 44. Assim, um órgão tubular 42 apresenta duas extremidades cuja parte estreitada 46 é encaixada respectivamente em torno de uma luva tubular 41, de modo a ligar em conjunto duas luvas tubulares 41 contíguas circundando e recobrindo inteiramente a porção de fundo 32\ Assim, uma pluralidade de luvas tubulares e de órgãos tubulares montados juntos em torno da porção de fiindo .32', permite produzir uma bainha articulada, ao mesmo tempo protetora e com possibilidade de curvatura limitada.
Desta maneira, e assim como ilustra a figura 2B, desde que a porção de fundo 32' se curve, então as partes estreitadas 46 das extremidades dos órgãos tubulares 42, vêm se apoiar uma contra a outra em uma porção de contato de sua circunferência, e entre os colares radiais 44 de uma mesma luva tubular 41, suas porções respectivamente diametralmente opostas, se apoiam, por sua vez contra os colares radiais 44. Em conseqüência, a curvatura da porção de fundo 32' é limitada, e não pode ser inferior a um raio de curvatura determinado.
Assim equipada, a porção de fundo 32', sem ser necessariamente munida de bóias, pode então formar uma ondulação em permanecendo apoiada sobre o fundo do mar, protegida que ela é pelos órgãos tubulares 42 que estão, sua vez, diretamente em contato e apoiados sobre o fundo do mar 12. Desta forma, as variações dimensionais do conduto rígido .18, são suscetíveis de provocar a deformação da ondulação formada pela porção de fundo 32', que, apoiada sobre o fundo do mar 12, é por um lado protegida da abrasão pelos órgãos tubulares 42, e por outro lado é preservada de um dobramento intempestivo graças à cooperação dos órgãos tubulares 42 e das luvas tubulares 41.
Claims (9)
1. Método de conexão de um conduto submarino rígido (18) e de um conduto submarino flexível (20), os ditos condutos submarinos sendo destinados ao transporte de hidrocarbonetos em meio marinho entre uma instalação submarina (14) instalada sobre um fundo do mar (12) e uma instalação marinha de superfície (16) situada na superfície (10) do dito meio marinho, o dito conduto submarino rígido (18) se estendendo sobre o dito fundo do mar (12) a partir da dita instalação submarina (14) e terminando por uma extremidade livre de conexão (22), o dito conduto submarino flexível (20) apresentando uma porção de fundo (32) estendida na vizinhança do dito fundo do mar (12) e uma porção suspensa destinada a se unir à dita instalação marinha de superfície (16), a dita porção de fundo (32) sendo terminada por uma extremidade de entrada (19), o dito método de conexão sendo do tipo de acordo com o qual conecta-se a dita extremidade de entrada (19) e a dita extremidade livre de conexão (22) estendendo a dita porção suspensa em catenária sensivelmente em linha com a vizinhança da dita extremidade livre de conexão e mantendo ancorada a dita porção de fundo (32) no dito fundo do mar (12) em um ponto de ancoragem (28) da dita porção de fundo para permitir a dita porção de fundo formar uma ondulação deformável (38); caracterizado pelo fato de que se prevê um conduto rígido (18) suscetível de se deformar longitudinalmente arrastando a dita extremidade livre de conexão (22) em translação sobre o fundo do mar, e em que se permite a formação da dita ondulação entre o dito ponto de ancoragem (28) e a dita extremidade livre de conexão (22) de modo a permitir o movimento relativo da dita extremidade livre de conexão em relação ao dito ponto de ancoragem (28) e a deformação da dita ondulação.
2. Método de conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que se liga o dito ponto de ancoragem (28) a uma estaca de ancoragem (24) instalada ao longo do dito conduto rígido (18) por intermédio de uma linha de ancoragem (30) flexível.
3. Método de conexão de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que se equipa a dita porção de fundo (32) formando ondulação (38) de limitadores de curvatura para limitar a curvatura da dita ondulação (38).
4. Método de conexão de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que se forma a dita ondulação (38) sensivelmente em um plano horizontal
5. Método de conexão de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que se forma a dita ondulação (38) sensivelmente em um plano vertical equipando a dita porção de fundo com bóias (34).
6. Instalação de conexão de um conduto submarino rígido (18) e de um conduto submarino flexível (20), os condutos submarinos sendo destinados ao transporte de hidrocarbonetos em meio marinho entre uma instalação submarina (14) instalada sobre um fundo do mar (12) e uma instalação marinha de superfície (16) situada na superfície do dito meio marinho, o dito conduto submarino rígido (18) estendendo-se sobre o dito fundo do mar (12) a partir da dita instalação submarina (14) e terminando por uma extremidade livre de conexão (22), o dito conduto submarino flexível (20) apresentando uma porção de fundo (32) estendida na vizinhança do dito fundo do mar e uma porção suspensa destinada a se unir à dita instalação marinha de superfície (16), a dita porção de fundo sendo terminada por uma extremidade de entrada (19), a dita extremidade de entrada e a dita extremidade livre de conexão (22) sendo conectadas juntas de modo que a dita porção suspensa se estende em catenária sensivelmente em linha com a vizinhança da dita extremidade livre de conexão, a dita instalação comportando meios de ancoragem (26, 24, 30) para manter a dita porção de fundo (32) ancorada no dito fundo do mar em um ponto de ancoragem (28) da dita porção de fundo e de modo a permitir a dita porção de fundo formar uma ondulação deformável (38); caracterizada pelo fato de que o dito conduto rígido (18) é suscetível de se deformar longitudinalmente arrastando a dita extremidade livre de conexão (22) em translação sobre o fundo do mar, e em que os ditos meios de ancoragem são adaptados para manter o dito ponto de ancoragem (26, 24, 30) à distância e aproximado da dita extremidade livre de conexão (22) para permitir a formação da dita ondulação (38) entre o dito ponto de ancoragem (28) e a dita extremidade livre de conexão (22).
7. Instalação de conexão de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que os ditos meios de ancoragem (26, 24, 30) compreendem um órgão de sujeição (26) montado sobre a dita porção de fundo (32) ao dito ponto de ancoragem (28) e uma estaca de ancoragem (24) instalada ao longo do dito conduto rígido (18), e em que o dito órgão de 15 sujeição é ligado à dita estaca de ancoragem por meio de uma linha de ancoragem (30).
8. Instalação de conexão de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que a dita porção de fundo (32) formando ondulação (38) é equipada de limitadores de curvatura (40).
9. Instalação de conexão de acordo com uma qualquer das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que ela compreende uma pluralidade de bóias (34) instaladas passo a passo sobre a dita porção de fundo (32), entre o dito ponto de ancoragem (28) e a dita extremidade livre de conexão (22) para formar a dita ondulação (38) sensivelmente em um plano vertical.
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