BRPI0708621A2 - ferramentas de reparo e manuteção de tubulações submarinas e métodos para substituição de tubulações rompidas - Google Patents

Abstract

FERRANENTAS DE REPARO E MANUTENçãO DE TUBULAçõES SUBMARINAS E METODO PARA SUBSTITUIçAO DE TUBULAçõES ROMPIDAS. A presente invenção se refere a um conector de reparo de tubulação (40) para um sistema de reparo de tubulações submarinas, disposto para conectar e desconectar tubulações no fundo do oceano. A invenção também se refere a um sistema incluindo um conector (40) e a um método para substituição de tubulações rompidas no fundo do oceano.

Description

"FERRAMENTAS DE REPARO E MANUTENÇÃO DE TUBULAÇÕESSUBMARINAS E MÉTODO PARA SUBSTITUIÇÃO DE TUBULAÇÕESROMPIDAS"

A presente invenção se refere a um conector dereparo de tubulação para um sistema de tubulaçõessubmarinas, disposto para ser abaixado no fundo do oceano,para substituição de tubulações em tal local, em que oconector compreende uma carcaça de conector para sujeição evedação das extremidades da tubulação e um funil de entradapara recebimento de, pelo menos, uma das ditas extremidadesde tubulação. A invenção se refere ainda a um sistema aparareparo de tubulações, e a um método de substituição detubulações rompidas no fundo do oceano.

Existe uma necessidade sempre crescente daindústria de Petróleo 'e Gás em desenvolver melhoresequipamentos para a área submarina, que sejam menores emais simples de manipulação e manutenção. Essesequipamentos devem permitir operações sem submersão e devemser isentos de conexões aparafusadas e soldadas. Tal tipode equipamento, preferivelmente, deve também serhidraulicamente operado com suporte apenas de um ROV (Siglade "Remote Operated Vehicle" - veiculo submarino operadopor controle remoto).

Dentro desse mercado existem muitas tubulaçõesque estão começando a envelhecer e a necessidade - demanutenção e reparo é crescente. Ao mesmo tempo, existesempre o aumento de restrições mais severas para o uso demergulhadores na execução de ' tais reparos.Conseqüentemente, existe uma crescente demanda paraequipamentos de reparo de tubulações, que sejam totalmenteoperados por meio de ROVs, sendo esse o nicho que opresente Requerente encontrou no mercado, proporcionando àsempresas de petróleo planos de contingenciamento parareparos de tubulações em águas profundas, de maiorprofundidade que anteriormente possível.

0 presente conector de reparos é singular no seumodelo e operação, compreendendo, basicamente, apenas trêspartes principais integradas sem solda, que proporcionarãofavoráveis resultados de custo-beneficio para os clientes.

Ao combinar o sistema de vedação e sujeição de tubosoperado hidraulicamente, juntamente com o sistema deacoplamento de junta esférica e vedação rápida (HQSHydraulic Quick Sealing) operado também hidraulicamente,como uma parte integral sem solda do conector, oequipamento será realmente inigualável, na medida em que omesmo será facilmente e rapidamente conectado edesconectado hidraulicamente às tubulações. 0 sistema irátornar o uso atual de flanges, parafusos e porcas obsoletoe irá representar um imenso ganho no tempo de operação einstalação para execução de reparos de tubulaçõessubmarinas em todas as aplicações.

Existem diversos sistemas que divulgamequipamentos de manipulação de tubos submarinos. Entreoutros, são conhecidos os documentos de patentes NO 322062,que se refere ao tracionamento e conexão a uma tubulação;US 6.113.157, que se refere a um conector de junta esféricaajustável; EP-A-1.733, 843, que se refere à conexão detubulações submarinas; NO-B-177.683, que se refere areparos de uma tubulação submarina; WO-A1-97/15773, que serefere à montagem de uma instalação no fundo do mar, compeças complicadas de equipamento para aperto ouafrouxamento de porcas de parafusos em uma flange comum, emuma limitada área de trabalho e em determinadaprofundidade. Outros documentos de patentes incluem: US4.868.964, que se refere a um dispositivo para união de umatubulação; US 2002/017 9167, que se refere a um dispositivode fechamento operável remotamente; e NO 9102 91, que serefere à inspeção e limpeza de uma tubulação.

Portanto, um objetivo da presente invenção é deproporcionar ferramentas de reparo e manutenção detubulações, que sejam fáceis de operar e que, senecessário, possam ser desdobradas em aplicações de águasprofundas.

Esses objetivos são alcançados através de umconector de reparos, conforme definido na reivindicaçãoindependente 1, em que uma primeira parte da dita carcaçacompreende uma disposição pressurizada de sujeição evedação, para recebimento e sujeição de uma extremidade detubulação existente na carcaça do conector e uma segundaparte da dita carcaça compreende um acoplamento de pesoleve de rápida vedação (HQS) operado por pressãohidráulica, para recebimento e sujeição de uma tubulaçãosubstituinte na carcaça do conector e, na parteintermediária entre as ditas extremidades da carcaça, sedispõe uma junta esférica pressurizada de alinhamento, emque todos os componentes são adaptados para serhidraulicamente pressurizados para uma posição detravamento mecânico e para proporcionar uma vedação com aparte de envolvimento.

Os objetivos acima são também alcançados medianteum sistema conforme definido na reivindicação independente9, e um método para substituição de tubulações rompidas nofundo do oceano, conforme definido na reivindicaçãoindependente 11.

Modalidades alternativas são definidas nasreivindicações dependentes 2-8, 10 e 12, respectivamente.

Uma modalidade exemplificativa da invenção seráagora descrita com a ajuda dos desenhos anexos, nos quais:

- as figuras 1 a 6 mostram um conector de acordo com ainvenção;

- as figuras 7 e 8 mostram uma ferramenta de preparação aser usada em um sistema de acordo com a invenção;

- as figuras 9 e 10 mostram uma ferramenta de suspensão aser usada em um sistema de acordo com a invenção.

Os presentes conectores (40) são designados epreparados, por exemplo, para tubos de 4 polegadas dediâmetro externo (OD), a um máximo de 20 polegadas dediâmetro externo, com uma aferição de pressão de acordo coma solicitação do cliente. 0 conector é inigualável comrelação ao seu modelo e operação, consistindo de trêspartes principais integradas sem solda, que proporcionarãoresultados favoráveis de custo-beneficio para os clientes.Um sistema de vedação e sujeição de tubos (70),um sistema de acoplamento de junta esférica (50) e rápidavedação (60) (HQS) foram combinados no conector (40) paraproduzir uma singular peça de equipamento. O equipamento ésimples e rápido para hidraulicamente conectar edesconectar tubulações. 0 sistema irá tornar os atuaisparafusos e porcas de flanges obsoletos e irá representaruma imensa economia no tempo de operação e instalação paraexecução de reparos de tubulações submarinas em quaisqueraplicações.

As vantagens gerais com o conector incluem ainstalação de um ROV sem submersão, ausência de conexõestipo flange/parafusos, e sistema de sujeição de tubos evedação de tubos operado hidraulicamente. A "juntaesférica" de alinhamento operado hidraulicamente permite,pelo menos, 14 graus de movimento em qualquer direção. 0conector é otimizado no modelo para um baixo peso e fáciloperação. O custo é reduzido em comparação com osconectores mecânicos existentes. 0 conector pode serprojetado especificamente para Serviços Ácidos & deCorrosão, com altos teores de H2S e CO2- 0 conector pode serequipado com um sistema especial de "vedação ambiental" queirá vedar e proteger a tubulação e o sistema de sujeição dacorrosão. O sistema conector de vedação de tubulações éespecialmente projetado para aplicação abaixo de pelo menos2000 metros. O conector apresenta um formato fino, sendo deleve peso. O seu custo é moderado e apresenta um altodesempenho, podendo ser produzido para aplicações de tubosde diâmetro externo de 4 a 20 polegadas.

O conector (40) consiste, principalmente, de trêspartes principais integradas sem solda, a saber: umacarcaça de conector (6) para operação hidráulica de umatubulação com a disposição de sujeição e vedação (70) ; ajunta esférica de alinhamento (50) operada hidraulicamenteque permite, pelo menos, um movimento de 14 graus emqualquer direção; e o acoplamento de peso leve (60), derápida vedação, operado hidraulicamente.

O conector pode compreender uma estrutura detransporte e instalação (42), que apresenta uma ferramentafixada para fácil reparo e instalação de uma tubulaçãosubmarina. A estrutura de transporte e instalação pode serequipada com as seguintes ferramentas permanentes parafácil instalação e acesso de tubulações durante o trabalhode reparo de tubulação submarina: ferramenta detracionamento do conector, para posicionar o conector sobrea tubulação mestra na correta posição; pelo menos, doiscilindros hidráulicos para posicionamento e ajuste doalinhamento correto da junta esférica e substituição daferramenta de tracionamento de tubulação e do guia deretração.

O sistema de vedação e sujeição de tubulações(70), operado hidraulicamente, conforme mostrado na figura5, compreende um sistema hidráulico de ajuste de vedação(72), designado, preferivelmente, como um dispositivo detravamento de posição. Quando o conector (40) se encontrana sua posição, sobre a tubulação mestra submarina durantea instalação, é aplicada uma pressão de fechamentohidráulica para comprimir e "travar" as vedações em um modocomprimido (posicionamento) sobre a tubulação. 0 sistema desujeição hidráulico pode ser designado com um dispositivode travamento múltiplo (dispositivo de 3 estágios). Com taldispositivo, o sistema é capaz de travar mecanicamente aação de sujeição na posição. 0 principio da operação é omesmo que o descrito acima, porém, pode consistir de trêsconjuntos de segmentos de travamento e um cone detravamento múltiplo. O dispositivo de travamento de posiçãoelimina a necessidade de adicionais linhas de controlehidráulico para operar as travas.

Conforme mostrado na figura 5, uma extremidade detubulação (80) , após ser preparada por meio de umaferramenta de preparação, é inserida no sistema de vedaçãoe sujeição (70). As vedações (74) incluem a extremidade detubulação (80) e os meios de sujeição (76) estão apertandoe mantendo a tubulação no lugar. Na frente do sistema devedação e sujeição de tubulações (70) se dispõe um funilguia de tubulação (78) para guiar a tubulação no local.

O sistema de junta esférica (50) operadohidraulicamente é um sistema de características singularesda nova conexão de junta esférica do tipo flexível, operadahidraulicamente, por exemplo, com vedações elastoméricas.Tal sistema é designado para compensar os desalinhamentosda tubulação, pelo menos, em até 14 graus em qualquerdireção. As vantagens de uma junta esférica operadahidraulicamente é a facilidade de ajuste na posição abertadurante as instalações, devido a ausência de forças entreas vedações e a junta esférica. Uma grande área na operaçãodo pistão/atuador cria uma alta força de fechamento paracomprimir as vedações elastoméricas e, ao mesmo tempo,proporciona satisfatória resistência da pré-carga para aconexão. O atuador hidráulico pode ser designado com umdispositivo de travamento de posição, de modo a manter emcontato a vedação e a junta esférica, quando o sistemahidráulico apresentar uma máxima pressão interna e foralcançada uma máxima curvatura.

O acoplamento do sistema de rápida vedaçãohidráulica (60) (HQS), entre o conector (40) e a tubulaçãosubstituinte (82) é um dos principais fundamentos para osucesso. O acoplamento do sistema HQS, preferivelmente, éuma conexão tipo elemento de cubo/braçadeira (26) , com umsistema de vedação de metal com metal. O acoplamento édesignado com um pistão/atuador anular de operação, com umagrande área de pistão que cria uma alta força defechamento, combinado, por exemplo, com um anel atuador deconicidade de 5 graus e, por exemplo, uma conicidade de 25graus sobre o segmento de braçadeira e elemento de cubo, demodo a proporcionar uma satisfatória resistência e pré-carga da conexão. As partes dinâmicas do sistema sãomodeladas com um dispositivo de "travamento de posição",para manter contato de metal com metal (elemento de cubocom elemento de cubo), quando foram alcançados os sistemasde máxima pressão interna e máximos momentos de dobramento.

O sistema de acoplamento com vedação de metal com metal émodelado com um anel de gaxeta de metal, o qual provê umavedação de alta pressão entre os elementos de cubo. 0 anelde gaxeta de vedação é um sistema singular de vedação queproporciona a vedação do lado externo para o lado internoda tubulação, incluindo balanço de pressão e sistema deteste externo e interno. 0 acoplamento é do tipo "furointegral" e não apresenta restrições quanto ao diâmetrointerno que possam provocar o efeito Venturi, permitindo ofluxo laminar do fluido através do acoplamento. 0 anel degaxeta de metal pode ser reutilizado diversas vezes.

Na frente do acoplamento de vedação (60) épreferível uma ferramenta de tracionamento guia (62) datubulação substituinte, um cilindro ou pino detracionamento (64) da tubulação substituinte e um guia datubulação substituinte (66), em que todas as peças sãoprojetadas para uma fácil conexão da tubulação substituintecom o sistema de acoplamento de rápida vedação (60) . Asfiguras 2 e 3 mostram a colocação de uma tubulaçãosubstituinte com a ajuda da ferramenta de tracionamento(62) do guia de substituição.

As vantagens operacionais do conector incluem asvantagens consideradas como rápidas e fáceis para operaçõesde conexão e desconexão hidráulicas de acoplamento HQS deconectores e de sistema de vedação de tubulações e degotejamento, por exemplo, em um período de tempo máximo de20 a 30 minutos; um sistema de indicação visível seguro econfiável para controle do fechamento e abertura deposições do sistema de vedação e sujeição de tubulação; eprocessamento e procedimentos de instalação que sãoeficientes e que não requerem ferramentas extras demanipulação e instalação, além da ferramenta que épermanentemente instalada na estrutura de instalação, aqual é incluída na embalagem.

Existem funções hidráulicas para abrir e fechar ajunta esférica durante a instalação de conectores (40)abaixo de, pelo menos, 2000 metros. 0 conector é provido deacessos para execução de testes de pressão interna epressão externa (instalações) para as seguintes vedações:vedação de tubulação, vedação de junta esférica e vedaçãode acoplamento tipo HQS.

Antes dos conectores serem abaixados no fundo dooceano, uma ferramenta hidráulica de levantamento eposicionamento ajustável (440) de tubulação defeituosa éabaixada no fundo do oceano.

A ferramenta hidráulica de levantamento ajustável(440) de tubulação defeituosa pode ser usada para diversasaplicações submarinas dentro do sistema de reparos detubulações. Todas as funções são hidraulicamente operadas apartir de um ROV (veículo submarino operado por controleremoto), disposto em uma profundidade de, pelo menos, 2000metros. A ferramenta ajustável de levantamento detubulações pode operar em tubulações de diferentesdimensões, tais como, de 4 a 20 polegadas e com capacidadede levantamento de 12 a 24 toneladas. Se necessário,mergulhadores de águas rasas podem operar essa ferramentamediante uso de um volume de força hidráulica e de caboflexíveis ligados a uma embarcação padrão afastada dacosta, porém, a ferramenta de levantamento e posicionamentode tubulações, preferivelmente, é projetada em conexão comexperientes operadores de ROV, podendo ser operada a partirde qualquer ROV padrão de águas profundas.

Após a ferramenta (440) de levantamento eposicionamento de tubulações estar disposta no fundo cooceano e suportar uma tubulação, é abaixada uma ferramentade preparação compreendendo um único acondicionamento deferramentas (140) para reparo de defeitos de ocorrência noraio e defeitos de ovalização e esmerilhamento dasuperfície externa da tubulação para remoção dorevestimento, costuras de soldagem e/ou outros defeitos, epara acabamento e chanfro da superfície da extremidade datubulação. 0 acondicionamento de ferramentas (140) éencaixado com proteção especialmente designada e estruturaguia para garantir que o acondicionamento de ferramentasnão seja danificado durante a instalação e recuperação. Umaabertura frontal da estrutura guia é designada paragarantir facilidade de instalação do acondicionamento deferramentas sobre a extremidade de tubulação.

Uma câmara de inspeção aferida para águasprofundas é montada no acondicionamento de ferramentas paramonitorar a completa operação em tempo real. 0acondicionamento de ferramentas pode ser adaptado comblocos flutuantes, de modo a tornar o mesmo independente naágua, sendo utilizado através do uso de um peso maciçofixado ao lado da base da ferramenta. Pelo fato daferramenta se apresentar independentemente flutuante naágua, a fixação da ferramenta sobre a tubulação não éafetada pelo balanço da embarcação.

Também, foi centralmente localizado um painel deintervenção de um ROV, com ponto de atracação para odispositivo de agarramento do ROV, para posicionamento doacondicionamento de ferramentas sobre a tubulação. Cabosflexíveis de 4 metros são usados para os conectoreshidráulicos e elétricos compatíveis com condiçõessubmarinas, para conexão à placa de encaixe montada no ROVdo acondicionamento de ferramentas instalado com conectormontado no suporte de estacionamento sobre o painel deintervenção de ROV.

Cabos flexíveis de controle, de disposiçãoestendida, garantem que o acondicionamento de ferramentasnão é submetido à vibração e ao movimento do ROV durante aoperação e o ROV é liberado para operações de monitoramentoa partir de diversas localizações. Placas de encaixehidráulico/elétrico, adaptadas com mecanismo de liberação àprova de falhas de emergência, são utilizadas no caso daperda dos meios hidráulicos do ROV. 0 conector iráautomaticamente liberar a permissão ao ROV de serrecuperado para reparo na superfície. Um manual deemergência abrangendo o funcionamento de extensão eretração de mandril pode ser usado para garantir que mesmono caso de uma completa falha do sistema hidráulico, omandril possa ser liberado da tubulação usando a ferramentade torque de 1-1/4 polegadas montada no ROV. o painel deintervenção de ROV é adaptado com suporte para alarmeacústico, para facilitar o posicionamento doacondicionamento de ferramentas. Também, são dispostosindicadores visuais para todas as funções.

Em seguida, é apresentado um exemplo de um métodopara instalação e teste submarino de uma tubulaçãosubstituinte. Entretanto, deve ser observado que muitas dasetapas podem ser omitidas, dependendo das exigências e/oucircunstâncias e que as profundidades indicadas, etc., não são absolutas. As etapas são realizadas após a ferramentade levantamento e posicionamento e ferramenta de preparaçãoterem sido instaladas.

1) Instalar o veiculo submarino operado por controle remoto(ROV) na água e inspecionar a tubulação rígida submarina;15 2) Instalar na água o conector no. 1 de modo completo, como peso maciço fixado;

3) Abaixar o conector no. Ieo peso maciço naprofundidade, parando a 10-15 metros acima do fundo do mar;

4) Com a ajuda do R0V, posicionar o conector no. 1 próximoao ponto de conexão na tubulação rígida submarina;

5) Quando o conector no. 1 se encontrar a uma distância de3-6 metros da tubulação, abaixar o conector e peso maciço,de modo que o peso maciço se disponha no fundo do mar,próximo à tubulação;

6) Prover o pagamento de um adicional cabo de guindaste, namedida em que o conector no. 1 encontrando-seindependentemente flutuante na água, irá flutuar e sertocado pelo fundo do mar devido ao peso maciço;7) Atracar o ROV sobre os dispositivos de manipulação demanobras do conector no. 1;

8) Guiar o conector no. 1, independentemente flutuantedentro da tubulação mestra, usando a câmera de inspeção doROV, de modo a garantir que o conector no. 1 sejatotalmente instalado sobre a tubulação mestra;

9) Conectar o conector hidráulico de múltiplo "encaixe" àplaca de encaixe montada sobre o painel de controle doconector no. 1, usando um dispositivo manipulador de 7funções;

10) Ativar o atuador hidráulico na placa de encaixe,assegurando que o conector hidráulico de múltiplo "encaixe"se encontre numa posição totalmente conectada, ao ler oindicador de posição de "encaixe" hidráulico;

11) Estender totalmente a ferramenta de posicionamento doconector no. 1, para posicionar o conector de tracionamentosobre a tubulação mestra (operado a partir da sala decontrole do ROV);

12) Ativar a braçadeira da ferramenta de posicionamento doconector no. 1 (operado a partir da sala de controle doROV) ;

13) Acionar a ferramenta de posicionamento do conector no.1 para garantir que o conector seja totalmente instaladosobre a tubulação mestra, mediante leitura do indicador decurso da ferramenta de posicionamento do conector (operadoa partir da sala de controle do ROV);

14) Ajustar a posição da junta esférica, em linha com aoutra extremidade de tubulação, mediante uso defuncionamento ascendente/descendente e para direita/paraesquerda de cilindros de posicionamento de junta esférica(operado a partir da sala de controle do ROV);

15) Estender a ferramenta de tracionamento e dedirecionamento de carretei de ^ curso, para aprontar amesma para receber a tubulação em carretei (operado apartir da sala de controle do ROV);

16) Desconectar o conector hidráulico de múltiplo "encaixe"do painel de controle hidráulico do conector no. 1;

17) Aproximar o ROV de outra extremidade de tubulação;

18) Executar o procedimento de instalação descrito naseqüência de números 2 a 16, com o conector no. 2;

19) Uma análise de aferições pode ser realizada nesseestágio;

19a) Fotografar cada extremidade mediante câmera digitalinstalada no ROV;

19b) Transferir as imagens para a embarcação;

19c) Calcular a distância entre os conectores, baseado nasmarcações sobre o acoplamento do conector;

20) Fabricar a tubulação tipo carretei a bordo;

20a) Cortar a tubulação;

20b) Soldar a conexão de acoplamento do elemento cubo(pino) sobre o carretei, ambas as extremidades;

20c) Realizar uma análise da solda;

20d) Executar testes hidrostáticos com préviapossibilidade, caso necessário;

20e) Aplicar proteções contra corrosão sobre ambas assoldas;21) Conectar o guindaste ou outro sistema de lançamento coma linga de levantamento de tubulação em carretei;

22) Confirmar que a tubulação em carretei está disposta emuma posição nivelada;

23) Conectar o peso maciço, caso necessário;

24) Instalar por completo na água, a tubulação em carreteicom o peso maciço fixado;

25) Aba ixar a tubulação em carretei e o peso maciço numadeterminada profundidade, parando em 10-15 metros acima dofundo do mar;

26) Com a ajuda do ROV, posicionar a tubulação em carreteiacima dos funis de ferramentas guias dos tubos em carreteiconectores;

27) Lentamente abaixar a tubulação em carretei dentro dosfunis de ferramentas guias de tubos em carretei, sobreambas as extremidades;

28) Conectar o conector hidráulico de múltiplo "encaixe" àplaca de encaixe no conector no. 2, usando um dispositivomanipulador de 7 funções;

29) Ativar o atuador hidráulico na placa de encaixe, demodo a garantir que o conector hidráulico de múltiplo"encaixe" fique em uma posição totalmente conectada,mediante leitura do indicador de posição de "encaixe"hidráulico (operado a partir da sala de controle do ROV);

30) Ajustar a posição do agrupamento de tubos em carretei eda ferramenta guia do conector no. 2 mediante uso decilindros de posicionamento da junta esférica, até que aconexão da extremidade soldada da tubulação em carretei seengate no berço da ferramenta de tracionamento edirecionamento (operado a partir da sala de controle doROV) ;

31) Quando a tubulação em carretei estiver totalmenteengatada no berço guia da tubulação em carretei, um braçode aprisionamento irá automaticamente fechar e prender atubulação em carretei;

32) Desconectar o conector hidráulico de múltiplo "encaixe"da placa de encaixe no conector no. 2;

33) Reposicionar o ROV para a outra extremidade;

34) Conectar o conector hidráulico de múltiplo "encaixe"com a placa de encaixe no conector no. 1;

35) Ativar o atuador hidráulico na placa de encaixe,assegurando que o conector hidráulico de múltiplo "encaixe"se encontre numa posição totalmente conectada, ao ler oindicador de posição de "encaixe" (operado a partir da salade controle do ROV);

36) Ajustar a posição da ferramenta guia de tracionamentode tubos em carretei, mediante uso de cilindros deposicionamento da junta esférica, até que a extremidadesoldada da tubulação em carretei se engate no berço daferramenta de tracionamento e direcionamento (operado apartir da sala de controle do ROV);

37) Quando a tubulação em carretei estiver totalmenteengatada na braçadeira do berço guia, um braço iráautomaticamente prender a tubulação em carretei;

38) Ajustar o elemento de cubo da conexão de extremidadesoldada da tubulação em carretei dentro do acoplamento,mediante retração da ferramenta de tracionamento edirecionamento da tubulação em carretei e impulsionamentopara fora do conector no. 1, através da ferramenta deposicionamento de conector, ao mesmo tempo (operado apartir da sala de controle do ROV);

39) Garantir que o elemento de cubo de extremidade soldadada tubulação em carretei esteja em posição para atuar oacoplamento mediante leitura do indicador de curso daferramenta de tracionamento e direcionamento da tubulaçãoem carretei;

40) Mudar as funções hidráulicas de válvula, da posição dogrupo de funções hidráulicas no. 1 para o grupo de funçõeshidráulicas no. 2, montado no painel de controle hidráulicoconector hidráulico no. 2, usando um dispositivomanipulador de 7 funções;

41) Atuar o acoplamento para comprimir a gaxeta de metal econectar à tubulação em carretei mediante aplicação depressão hidráulica de fechamento ao cilindro de operação deacoplamento (operado a partir da sala de controle do ROV);

42) Quando o cone de travamento estiver na posição de"observar", o indicador de curso/travamento do acoplamentoirá se mostrar como travado;

43) A pressão de fechamento de acoplamento pode ser agoraaliviada e o esticamento dos componentes é transferido comoum pré-tensionamento do dispositivo de travamento (operadoa partir da sala de controle do ROV);

44) Atuar o cilindro operado por vedações/sujeição medianteaplicação de pressão de fechamento hidráulico (operado apartir da sala de controle do ROV);

45) A pressão de fechamento hidráulico, primeiramente, iráimpulsionar o pistão de operação por compressão de vedaçõespara comprimir a vedação estabelecida. Tão logo o curso decompressão seja alcançado, o indicador de curso/travamentopor compressão das vedações irá se mostrar como travado;

46) Mediante pressurização continua da pressão defechamento no cilindro de operação de vedação/sujeição, opistão de operação de sujeição é impulsionado para aumentara força de sujeição;

47) A pressão hidráulica de fechamento por vedação/sujeiçãopode, agora, ser aliviada e as cargas dos componentesserão transferidas para o dispositivo de travamento(operado a partir da sala de controle do ROV);

48) Atuar a junta esférica mediante aplicação de pressão defechamento ao cilindro de operação de junta esférica(operado a partir da sala de controle do ROV) ;4 9) Quando o curso completo for alcançado e o cone detravamento se encontrar na posição de travamento, oindicador de curso/travamento da junta esférica irá semostrar como travado;

50) A pressão de fechamento da junta esférica pode, agora,ser aliviada e as cargas dos componentes serãotransferidas para o dispositivo de travamento (operado apartir da sala de controle do ROV);

51) Fechar a válvula de isolamento do teste de pressãoexterna de gaxeta metálica e a válvula de isolamento doteste de pressão externa de vedação da junta esféricalocalizadas no painel de controle hidráulico do conector,usando um dispositivo manipulador de 7 funções;

52) Garantir que a válvula de isolamento do teste depressão externa das "vedações" da tubulação esteja aberta;

53) Aplicar pressão à câmara de teste externa às "vedações"da tubulação A pressão hidráulica de fechamento porvedação/sujeição pode, agora, ser aliviada e as cargas doscomponentes serão transferidas para o dispositivo detravamento (operado a partir da sala de controle do ROV);

54) Fechar a válvula de isolamento de teste de pressãoexterna das "vedações" de tubulação, usando um dispositivomanipulador de 7 funções;

55) Ler a pressão de teste no calibrador de teste depressão externa das "vedações" localizado no painel decontrole hidráulico dos conectores;

56) Abrir a válvula de teste de pressão externa da juntaesférica localizada no painel de controle hidráulico,usando um dispositivo manipulador de 7 funções;

57) Aplicar pressão à câmara de teste de pressão externa dajunta esférica (operado a partir da sala de controle do ROV);

58) Fechar a válvula de isolamento de teste de pressãoexterna da junta esférica, usando um dispositivomanipulador de 7 funções;

59) Ler a pressão de teste no calibrador de teste depressão externa da junta esférica localizado no painel decontrole hidráulico;

60) Abrir a válvula de isolamento de teste de pressãoexterna de gaxeta metálica localizada no painel de controlehidráulico;

61) Aplicar pressão hidráulica ao acoplamento da câmara depressão externa de gaxeta metálica (operado a partir dasala de controle do ROV);

62) Fechar a válvula de isolamento do acoplamento de testede pressão externa de gaxeta metálica localizada no painelde controle hidráulico, usando um dispositivo manipuladorde 7 funções;

63) Ler a pressão de teste no calibrador de teste depressão externa do acoplamento de gaxeta metálicalocalizado no painel de controle hidráulico;

64) Continuar a monitorar o tempo/queda de pressão de testeem todos os calibradores de teste de pressão;

65) Quando o teste do conector estiver finalizado, testar aválvula de isolamento de múltiplos calibradores de pressão,de modo que sejam sintonizados na posição de fechamento,usando um dispositivo manipulador de 7 funções;

66) Abrir a válvula de isolamento do inibidor de corrosãolocalizada no painel de controle hidráulico, usando umdispositivo manipulador de 7 funções;

67) O fluido de inibição de corrosão irá circular docilindro de armazenamento/compressão para o sistema desujeição/vedação de conector, para a proteção doscomponentes internos;

68) Garantir que o fluido de inibição de corrosão sei aintroduzido no conector; isso pode ser feito medianteleitura do indicador de curso do cilindro de armazenamentode corrosão;

69) Fechar a válvula de isolamento do inibidor de corrosão,usando um dispositivo manipulador de 7 funções;

70) Mudar as funções hidráulicas de válvula da posição dogrupo de funções hidráulicas no. 2, usando um dispositivo

manipulador de 7 funções;

71) Desconectar o conector hidráulico de múltiplo "encaixe"do painel hidráulico de controle do conector no. 1.

Conexão do Conector No. 1 Finalizada

72) Reposicionar o ROV para o conector no. 2;

73) Conectar o conector hidráulico de múltiplo "encaixe" àplaca de encaixe montada no painel de controle hidráulicodo conector no. 2;

74) Ativar o atuador hidráulico na placa de encaixe, demodo a garantir que o conector de múltiplo encaixe esteja

na posição totalmente conectada através da leitura doindicador de posição de "encaixe" hidráulico (operado apartir da sala de controle do ROV);

75) Executar o procedimento de instalação a partir daseqüência de números 38 a 71, com o conector no. 2;

76) Desconectar os blocos flutuantes de ambos os conectorese levantar os mesmos para a superfície;

77) Verificar uma vez mais todos os indicadores em ambos osconectores.

Instalação de Reparo da Tubulação Finalizada

Para aumentar ainda mais o entendimento dapresente invenção, uma lista de peças componentes éapresentada abaixo.Lista de Peças constantes dos Desenhos para o Conector(40) :

1. Junta esférica de longo gargalo;

2. Pistão de junta esférica;

3. Cilindro de junta esférica;

4. Cone de travamento de junta esférica;

5. Segmento de travamento;

6. Carcaça de conector;

7. Conjunto de vedação de tubulação;

8. Bucha de compressão do conjunto de vedação;

9. Pistão de compressão da vedação;

10. Cone de travamento;

11. Bucha interna de sujeição;

12. Bucha externa de sujeição;

13. Pistão do sistema de sujeição;

14. Cone de travamento de 3 estágios;

15. Cilindro do sistema de vedação/sujeição;

16. Tampa do conector;

17. Anel de compressão de vedação ambiental;

18. Vedação ambiental;

19. Tampa de vedação ambiental;

20. Anel espaçador da bucha de sujeição;

21. Indicador de curso/travamento da junta esférica;

22. Indicador de curso/travamento da compressão da vedação;

23. Indicador de curso/travamento de múltipla posição dasujeição;

24. Substituição de conexão soldada de extremidade de pinode tubulação;25. Gaxeta de anel metálica;

26. Segmentos de braçadeira;

27. Anel atuador de segmentos de braçadeira;

28. Cilindro hidráulico;

29. Tampa de cilindro/Veículo;

30. Bucha interna de cilindro hidráulico;

31. Cone de travamento;

32. Pistão de acoplamento;

33. Anel de tensionamento guia de segmentos de braçadeira;

34. Anel de tensionamento guia de segmentos;

35. Anel de tensionamento de acoplamento;

36. Indicador de curso/travamento de acoplamento.

Lista de Peças constantes dos Desenhos para a Ferramenta dePreparação (140)

101. Tubulação;

102. Mandril de múltiplos pinos;

103. Cone;

104. Pino;

105. Viga;

106. Haste de cilindro hidráulico do mandril;

107. Ferramenta de corte frontal;

108. Elemento tipo sino (sustentador de ferramenta);

109. Ferramenta de corte chanfrado;

110. Eixo principal;

111. Cilindro hidráulico de percurso (alimentação axial);

112. Reservatório de graxa;

113. Motor hidráulico;

114. Caixa de engrenagem/caixa de câmbio;115. Cilindro hidráulico do mandril;

116. Liberação de emergência do mandril;

117. Gaiola de proteção;

118. Console do veículo;

119. Conector hidráulico rápido de múltiplas funções;

120. Peso maciço;

121. Flutuador;

122. Compensador de pressão;

123. Guia de funil de tubulação;

Lista de Peças constantes dos Desenhos para a Ferramenta deLevantamento (440)

401. Estrutura principal;

402. Vagonete;

403. Cilindro hidráulico de suspensão telescópica;

404. Cabeçote de suspensão;

405. Garra;

406. Cilindro hidráulico operado por garras;

407. Metade inferior de junta esférica do cabeçote desuspensão;

408. Metade superior de junta esférica do cabeçote desuspensão;

409. Parte de guindaste rolante;

410. Viga horizontal de parte de guindaste rolante;

411. Cilindro hidráulico de nivelamento;

412. Cilindro hidráulico estendido de parte de guindasterolante;

413. Sapata;

414. Cilindro hidráulico de operação de vagonete desuspensão.

Claims (12)

1. Conector de reparo de tubulação (40) para umsistema de tubulação submarina, disposto para ser abaixadono fundo do oceano para substituição de tubulações em tallocal, em que o conector compreende uma carcaça de conector(6) para sujeição e vedação das extremidades da tubulação eum funil de entrada para recebimento de, pelo menos, umadas ditas extremidades de tubulação, caracterizado pelofato de que uma primeira parte da dita carcaça (6)compreende uma disposição pressurizada de sujeição evedação (70), para recebimento e sujeição de umaextremidade de tubulação existente (80) na carcaça (6) doconector e uma segunda parte da dita carcaça compreende umacoplamento de peso leve (HQS) (60), de rápida vedação eoperado por pressão, para recebimento e sujeição de umatubulação de substituição (82) na carcaça (6) do conectore, na parte intermediária entre as ditas extremidades dacarcaça, se dispõe uma junta esférica pressurizada dealinhamento (50), em que todos os componentes são adaptadospara ser hidraulicamente pressurizados para uma posição detravamento mecânico e para proporcionar uma vedação com aparte de envolvimento.

2. Conector de reparo, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adisposição de sujeição e vedação (70) compreende um sistemahidráulico de ajuste de vedação, designado,preferivelmente, com um dispositivo de travamento de umaposição e um sistema hidráulico de sujeição, designado,preferivelmente, com um dispositivo de travamento múltiplo.

3. Conector de reparo, de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de que adisposição de sujeição e vedação (70) compreende, pelomenos, um elemento dentre: um cilindro hidráulico conector(15); um pistão de operação hidráulica (9) para compressãodo conjunto de vedação; um pistão de operação hidráulica(13) para operação de sujeição; uma bucha de compressão (8)do conjunto de vedação; uma bucha externa (12) de sujeição;um cone de travamento (10) do conjunto de vedação; um conede travamento (14), tipo múltiplo travamento, para operaçãode sujeição, um segmento de travamento do conjunto devedação e segmentos de travamento de múltiplos estágiospara sujeição.

4. Conector de reparo, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ditajunta esférica de alinhamento (50) do conector de reparo detubulação (40) é uma junta esférica hidraulicamente operadade conexão tipo flexível, com vedações elastoméricas,compreendendo, pelo menos, dois cilindros pressurizados(52) para posicionamento e ajuste de um correto alinhamentoda junta esférica, projetados para compensardesalinhamentos da tubulação de até pelo menos 14 graus emqualquer direção, em que um atuador hidráulico é designadocom uma posição de "dispositivo de travamento", de modo amanter a vedação e a junta esférica em contato quando osistema hidráulico apresentar uma máxima pressão interna emáxima curvatura encontrada.

5. Conector de reparo, de acordo com areivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a ditajunta esférica de alinhamento (50) compreende, pelo menos,um elemento dentre: um pistão de operação hidráulica (2) dejunta esférica; um cone de travamento (4); um cilindro deoperação (3) e segmentos de travamento (5).

6. Conector de reparo, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que oacoplamento hidráulico de vedação rápida (60) do conectorde reparo de tubulação (40) é uma conexão tipocubo/braçadeira, com um sistema de vedação de metal commetal, designado com, pelo menos, um pistão/atuador deoperação anular, com uma grande área de pistão que cria umaalta força de fechamento.

7. Conector de reparo, de acordo com areivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as partesdinâmicas do acoplamento de vedação rápida (60) sãodesignadas com um dispositivo de "travamento de posição",de modo a manter o contato de vedação metal com metalquando os sistemas de máxima pressão interna e máximosmomentos de curvatura forem encontrados e em que o sistemade vedação de metal com metal compreende um anel de gaxetametálica, a qual proporciona uma vedação de alta pressãoentre os cubos.

8. Conector de reparo, de acordo com areivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o sistemaacoplamento de vedação rápida (60) do conector de reparo detubulação (40) compreende, pelo menos, as seguintes partes:um cilindro operacional de acoplamento hidráulico (28); umpistão operacional de acoplamento (32); iam cone detravamento (31); um anel atuador de braçadeira deacoplamento (27); um segmento de braçadeira de acoplamento(26); um gargalo longo de junta esférica (1) e uma gaxetametálica (25).

9. Sistema para substituição de tubulações nofundo do oceano, caracterizado pelo fato de compreender umconector de reparo de tubulação, conforme quaisquer dasreivindicações 1-8, e uma ferramenta de preparaçãohidráulica (140) que compreende um corpo alongado com ummandril pressurizado (102) em uma extremidade, pararecebimento de uma extremidade de tubo, adaptada para oreparo de raios e defeitos de formato oval, e umaferramenta móvel para operação de fresagem e chanfro (109),para fresagem da superfície externa do tubo para remoção derevestimento, costura de solda do tubo e/ou outros defeitose também para acabamento e chanfro de superfícies deextremidade do tubo, compreendendo ainda uma estrutura deproteção e guia (123) adaptada para ser desdobrada sobreuma extremidade de tubo.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de compreender ainda uma ferramentade levantamento e posicionamento ajustáveis (440), a qualcompreende uma pluralidade de cilindros pressurizadosadaptados para nivelar a ferramenta em operação no fundo dooceano, também, para aumentar a estabilidade da ferramentae ajustar a posição das pernas da ferramenta, umdispositivo de sujeição para apertar a tubulação e umapluralidade de cilindros pressurizados para posicionamentoe levantamento da tubulação.

11. Método para substituição de tubulaçõesrompidas no fundo do oceano, caracterizado pelo fato deincluir as seguintes etapas:a) abaixar uma ferramenta de levantamento e posicionamento(440) da superfície para o fundo do oceano, e levantar eposicionar uma primeira tubulação no fundo do oceano;b) abaixar uma ferramenta de preparação (140) da superfíciepara o fundo do oceano e inserir a dita extremidade detubulação dentro da ferramenta de preparação, reparar raiose defeitos de formatos ovais e fresar a superfície externada extremidade da tubulação;c) abaixar um primeiro conector de reparo de tubulação (40)da superfície para o fundo do oceano e conectar o conectorde reparo à dita extremidade de tubulação;d) repetir as etapas de (a) até (c) em outra extremidade detubulação para um segundo conector de reparo de tubulação(40);e) abaixar uma tubulação de substituição para o fundo dooceano e prender as extremidades da tubulação desubstituição em cada um dos conectores de reparo.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os conectores durante ouapós a instalação são submetidos a testes de pressãointerna e externa, em acessos para as seguintes vedações:vedação da tubulação; vedação da junta esférica e vedaçãode acoplamento tipo HQS.