BRPI0721820A2 - aparelho e mÉtodo para assentar de maneira contÍnua uma tubulaÇço sobre o fundo de um corpo de Água, e, embarcaÇço - Google Patents

Abstract

APARELHO E MÉTODO PARA ASSENTAR DE MANEIRA CONTÍNUA UMA TUBULAÇçO SOBRE O FUNDO DE UM CORPO DE ÁGUA, E, EMBARCAÇçO. A presente invenção é relativa a um aparelho para assentar de maneira contínua uma tubulação sobre o fundo de um corpo de água a partir de uma embarcação de assentamento de tubulação, dito aparelho compreendendo: um carretel genericamente cilíndrico com um eixo sobre o qual a tubulação é enrolada, uma rampa de lançamento fornecida na popa da embarcação para girar a tubulação abaixada, dispositivo de lançamento para o abaixamento controlado da tubulação através da rampa de lançamento de dita embarcação e para o interior do corpo de água. Este aparelho ainda compreende uma estrutura que suporta o carretel e o dispositivo de lançamento, adaptada para ser móvel em relação à embarcação na direção longitudinal da tubulação, e um dispositivo de tração a ser montado entre a estrutura e a embarcação, adaptado para controlar a tração da tubulação em uma faixa de tração predeterminada durante um assentamento de tubo.

Description

"APARELHO E MÉTODO PARA ASSENTAR DE MANEIRA CONTÍNUA UMA TUBULAÇÃO SOBRE O FUNDO DE UM CORPO DE ÁGUA, E, EMBARCAÇÃO"

A presente invenção é relativa a um aparelho para assentar de maneira contínua uma tubulação sobre o fundo de um corpo de água a partir de uma embarcação de assentamento de tubulação. O aparelho compreende um carretei sobre o qual uma tubulação a ser assentada está enrolada. O aparelho também inclui uma rampa de lançamento, ou outro arranjo guia de tubulação de trajeto encurvado (por exemplo, uma trilha encurvada, uma roda, ou uma calha) fornecida na popa da embarcação, para guiar a tubulação abaixada. O aparelho ainda inclui dispositivo de lançamento para o abaixamento controlado da tubulação através da rampa de lançamento de dita embarcação e para o interior do corpo de água.

Tal embarcação é bem conhecida, por exemplo, da US 3.965.713. Um carretei com um eixo substancialmente vertical é fornecido, e o dispositivo de lançamento nesta modalidade é formado por dispositivo de tracionamento. Durante o assentamento da tubulação é importante controlar a tração da tubulação em uma faixa de tração predeterminada. Existe um risco de supertensionamento (muita tração em um tubo) ou empenamento (tração muito baixa) na seção de tubulação que deixou o carretei e ainda não alcançou o fundo do corpo de água. Em particular, as seções de tubulação, na vizinhança do fundo do corpo de água e na vizinhança da superfície do corpo de água, podem ser submetidas a tensões que se afastam daquelas que são aceitáveis.

Para manter a embarcação em uma posição desejada em

relação à tubulação abaixada, diversas âncoras são utilizadas. Diversas âncoras e embarcações manipuladoras de âncoras são então requeridos para realizar a operação de assentamento de tubulação e para controlar a posição da embarcação de maneira precisa. Um grande deslocamento não é desejado para operações de assentamento de tubulação, uma vez que irá resultar em tração da tubulação fora da faixa de tração permissível predeterminada. Daí, ancoragem precisa é requerida para controlar a tração da tubulação.

Uma desvantagem de tal sistema de posicionamento é que manipular a âncora consome tempo e é complexa.

Portanto, alternativamente, a embarcação de assentamento de tubulação é mantido no lugar por um sistema de posicionamento dinâmico que controla um sistema de propulsão adequado da embarcação, por exemplo, com diversos impulsionadores tais como descritos na US 6.328.502. Contudo, uma desvantagem de tais sistemas é a precisão limitada. A posição real da embarcação pode variar até diversos metros, deslocada da posição desejada, o que é considerado ser problemático em assentamento de tubulação, em particular quando o assentamento de tubulação é em água relativamente rasa, por exemplo, o Mar do Norte. É um objetivo da presente invenção fornecer ainda uma

solução alternativa para controlar a tração da tubulação durante o assentamento da tubulação.

Este objetivo é alcançado por um aparelho de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, caracterizado por uma estrutura que suporta o carretei e o dispositivo de lançamento, adaptada para ser móvel em relação à embarcação na direção longitudinal da tubulação, e por um dispositivo de tração a ser montado entre a estrutura e a embarcação, adaptado para controlar a tração da tubulação em uma faixa de tração predeterminada durante o assentamento de tubulação. O aparelho de acordo com a invenção preferivelmente

compreende um carretei que pode ter um eixo que se estende verticalmente ou, alternativamente, um eixo que se estende horizontalmente. Em uma modalidade alternativa, ou em combinação com um carretei, a tubulação é armazenada em configuração de carretei em um carrossel como é também conhecida na técnica. O carrossel é então também suportado sobre a estrutura comum.

O dispositivo de lançamento para abaixamento controlado da tubulação pode compreender um tracionador de tubulação, porém também poderia, em alternativa, ser formado para controlar dispositivo que controla a operação do carretei, e com isto a taxa de lançamento do tubo.

Suportando ambos, o carretei e o dispositivo de lançamento em uma estrutura móvel, a posição da combinação destes pode variar ou ser variada em relação à embarcação. Como será explicado abaixo, isto permite controlar a tração da tubulação. A estrutura pode ser feita móvel em relação à embarcação por meio do fornecimento de rodas, mancais, etc., por exemplo, mancais deslizantes, etc. A estrutura deveria, no mínimo, suportar o carretei e o dispositivo de lançamento, mas também poderia suportar outro equipamento tal como um retificador. A tração da tubulação pode ser controlada de maneira ativa

durante o assentamento de tubulação por meio do dispositivo de tração, que é então montado entre a estrutura e a embarcação. Tal dispositivo de tração poderia, por exemplo, compreender um cilindro (tal como em um dispositivo de compensação de levantamento) ou um guincho. Uma vantagem da invenção é que a propulsão da embarcação pode ser de menor complexidade e/ou ser utilizada com intensidade reduzida comparada a embarcações normais de assentamento de tubulação controlados por DP.

Outra vantagem do aparelho de acordo com a invenção é que ele é fácil de instalar e de remover. A estrutura que suporta o carretei, dispositivo de lançamento, e possivelmente outro equipamento, pode ser colocada sobre qualquer tipo adequado de embarcação, como "uma unidade modular" e pode ser apenas conectada à embarcação por meio do dispositivo de tração.

O dispositivo de tração pode facilmente, de maneira passiva ou de maneira ativa, controlar a posição da estrutura em relação à tubulação abaixada, de modo a manter uma tração de tubulação mais ou menos constante.

O aparelho de acordo com a invenção pode, em particular, ser utilizado com uma embarcação de assentamento de tubulação não dedicada, de maneira mais importante com uma embarcação de suprimento fora da costa (OSV). Na indústria fora da costa estas embarcações OSV comumente são utilizados para suprir plataformas de petróleo fora da costa. A função primária da maior parte destas embarcações é transporte de mercadorias e pessoal para e a partir das plataformas de petróleo fora da costa. Em geral, a maior parte destas embarcações tem um grande de convés aberto alongado na traseira da embarcação.

Em uma modalidade preferida da invenção um aparelho de acordo com a invenção é aplicado em combinação com um sistema de posicionamento dinâmico conhecido, o dispositivo de tração tem somente que compensar a imprecisão do sistema de posicionamento dinâmico. Nesta modalidade o curso efetivo do dispositivo de tracionamento, assim a faixa de movimento longitudinal da estrutura comum pode ser limitada.

Embora as reivindicações anexas sejam orientadas para um aparelho para assentar de maneira contínua uma tubulação sobre o fundo de um corpo de água, o aparelho de acordo com a invenção é também adequado para levantar uma tubulação a partir de um corpo de água até uma embarcação de assentamento de tubulação móvel flutuante. O tubo é levantado através da rampa de lançamento ou similar, e enrolado sobre o carretei enquanto, de acordo com a invenção, um dispositivo de tração controla a tração da tubulação em uma faixa de tração predeterminada durante o assentamento da tubulação.

A invenção é ainda explicada com referência aos desenhos,

nos quais: A figura 1 é uma representação esquemática de uma primeira modalidade de um aparelho para assentar de maneira contínua uma tubulação sobre o fundo de um corpo de água de acordo com a invenção;

A figura 2 é uma representação esquemática de uma segunda modalidade de um aparelho para assentar de maneira contínua uma tubulação sobre o fundo de um corpo de água de acordo com a invenção.

Na figura 1 um aparelho 1 de acordo com a invenção está mostrado para assentar de maneira contínua uma tubulação 2 a partir de uma embarcação de assentamento de tubulação 3 para um corpo de água 12.

r

E observado que a embarcação 3 não precisa ser uma embarcação de assentamento de tubulação dedicada. De fato, é previsto que a embarcação 3 possa ser uma embarcação de suprimento fora da costa (OSV) como delineado aqui, que tem um convés aberto 15 na traseira da embarcação.

O aparelho 1 neste exemplo compreende um carretei cilíndrico 4 com um eixo que se estende horizontalmente 5 perpendicular à direção longitudinal da tubulação 2 que é assentada. A tubulação 2 a ser assentada é enrolada sobre o carretei 4.

Uma rampa de lançamento 6 é montada na porção de popa 3 a da embarcação 3 e guia a tubulação em um trajeto encurvado durante abaixamento da tubulação 2 para o interior do corpo de água 12 sobre o fundo 13 do corpo de água.

Na modalidade mostrada a rampa de lançamento 6 compreende roletes 6a (exagerados neste desenho) para suportar e guiar a tubulação 2 como é conhecido na técnica.

O aparelho 1 ainda compreende um tracionador que engata a tubulação 7 (possivelmente diversos tracionadores em série) que forma dispositivo de lançamento para o abaixamento controlado da tubulação 2 através da rampa de lançamento 6 da embarcação 3 para o interior do corpo de água 12. Os tracionadores de tubulação 7 basicamente permitem suportar o peso da tubulação abaixada 2 entre a embarcação 3 e o fundo 13 do corpo de água. Como é conhecido na técnica, o tracionador 7 compreende diversas trilhas com elementos de atrito de engatamento com a tubulação. As trilhas são arranjadas de modo a engatar em atrito sobre o exterior da tubulação. Também, cada trilha tem dispositivo de acionamento de trilha associado, que permite o movimento controlado da tubulação.

Na modalidade mostrada, um retificador 10 é fornecido entre o carretei 4 e o tracionador 7 para retificar a tubulação encurvada 2. Em particular, quando tubos rígidos são enrolado sobre o carretei 4, um retificador 10 é aplicado. O aparelho de acordo com a invenção pode ser configurado para ser, ao mesmo tempo, adequado para lançar tubulação rígida e/ou tubulação flexível a ser enrolada sobre o carretei.

O carretei 4, o retificador 10, e o tracionador 7 são suportados por uma estrutura comum 8. A estrutura 8 é móvel em relação à embarcação 3 na direção longitudinal da tubulação 2.

Neste exemplo, a estrutura 8 é dotada de rodas 11 que correm sobre o convés aberto 15 da embarcação. Em uma alternativa, o convés poderia ser dotado de trilhos desmontáveis em direção longitudinal, sobre os quais a estrutura 11 é móvel, por exemplo, por meio de roletes ou outra estrutura de apoio (por exemplo, mancais deslizantes). A estrutura 8 é conectada à embarcação 3 através de um dispositivo de tração 9, que permite deslocamento longitudinal da estrutura 8 em relação ao convés da embarcação durante assentamento de tubulação, de modo a controlar, ou no mínimo auxiliar, o controle da tração da tubulação durante assentamento da tubulação, e para manter a tração da tubulação dentro de uma faixa de tração predeterminada durante o assentamento da tubulação.

Aqui, o dispositivo de tração 9 é configurado similar a um dispositivo de compensação de levantamento utilizado, por exemplo, em guindastes fora da costa, sistemas de perfuração e similares. O dispositivo 9 inclui um cilindro 9a arranjado entre a embarcação 3 e a estrutura 8, o cilindro 9a tendo uma câmara de volume variável cheia com um líquido. Esta câmara é interconectada através de um cilindro de separação (não mostrado) a um banco de cilindros de gás pressurizado 14, mantendo com isto uma pressão constante dentro da câmara de volume variável, independentemente do volume de dita câmara, assim independente da posição do pistão associado de dito cilindro 9a, e assim independente da posição da estrutura 8.

A pessoa versada na técnica irá apreciar que diversas alternativas de arranjos de pressão constante podem ser empregados, seja controlados de maneira ativa ou passiva.

Na figura 2 um aparelho alternativo 20 de acordo com a invenção está mostrado. Componentes iguais são indicados com números de referência iguais. A tubulação 2 é assentada a partir de uma embarcação de assentamento de tubulação 3 para o interior de um corpo de água 12. O aparelho 20 compreende um carretei 4 com um eixo que se estende horizontalmente 5. Uma rampa de lançamento 6 é fornecida na popa 3 a da embarcação 3 para guiar a tubulação abaixada 2.

O carretei 4 é acionado por dispositivo de acionamento (não mostrado), por exemplo, um ou mais motores elétricos que são controlados por dispositivo de controle de movimento de carretei associado 24. Em geral carretéis são acionados para facilitar enrolamento e desenrolamento da tubulação 2. Nesta modalidade o dispositivo de controle 24 permite controlar de maneira precisa a rotação do carretei 4, de tal modo que o próprio carretei 4 atua como dispositivo de lançamento para suportar o peso da tubulação entre a embarcação e o fundo 13 (fundo do mar) e para o abaixamento controlado da tubulação 2. Com isto, o dispositivo de controle 24 controla a taxa de lançamento de tubo e um tracionador de tubulação (como o tracionador 7 na figura 1) não é necessário nesta modalidade. O carretei 4 e seu dispositivo de acionamento e controle 24 são suportados por uma estrutura 8.

A estrutura 8 é móvel com relação à embarcação 3 por meio de mancais 21. Mancais deslizantes podem ser utilizados, por exemplo, mancais hidrostáticos, ou outros mancais, em uma estrutura adequada.

Um dispositivo de tração 22, 23 é montado entre a estrutura 8 e a embarcação 3 para controlar a tração de tubulação dentro de uma faixa de tração predeterminada durante o assentamento da tubulação. Na modalidade mostrada na figura 2, o dispositivo de tração 22, 23, compreende um guincho 22 montado na embarcação, e um cabo 23 que se estende entre o guincho 22 e a estrutura 8. O guincho 22 tem dispositivo associado de acionamento e controle, por exemplo, motores elétricos com controladores associados, capazes de controlar a tração no cabo 23 e com isto controlar a posição da estrutura 8 e assim a posição do carretei 4. Com isto, a tração na tubulação abaixada a partir do carretei para o corpo de água também é controlada.

Em uma alternativa (não mostrado), a estrutura 8 é suportada sobre o convés 15 por meio de uma construção de cremalheira e pinhão, por exemplo, o convés sendo dotado de uma cremalheira alongada na direção longitudinal e a estrutura sendo dotada de um pinhão motorizado, por exemplo, com um acionamento elétrico. Controlando o movimento de rotação do pinhão a posição da estrutura com relação à embarcação 3 pode ser controlada, de tal modo que a tração na tubulação é mantida dentro de uma faixa predeterminada.

Preferivelmente a estrutura 8 é dotada de elementos de levantamento que permitem levantar a estrutura 8 com o carretei 4 e dispositivo de lançamento em um único levantamento, seja para colocar a dita estrutura sobre a embarcação, ou removê-la da embarcação.

Claims (11)

1. Aparelho (1; 20) para assentar de maneira contínua uma tubulação (2) sobre o fundo (13) de um corpo de água (12) abaixando dita tubulação a partir de uma embarcação de assentamento de tubulação (3), compreendendo: um carretei (4) ou carrossel adaptado para receber a tubulação a ser assentada em uma configuração enrolada, um arranjo guia de tubulação de trajeto encurvado, preferivelmente rampa de lançamento (6), a ser montada na popa (3a) da embarcação (3) para guiar a tubulação (2) para o interior do corpo de água, dispositivo de lançamento (7, 10; 24) para abaixamento controlado da tubulação (2) através da rampa de lançamento (6) de dita embarcação (3) e para o interior do corpo de água (12), caracterizado pelo fato de compreender: uma estrutura (8) que suporta o carretei (4) e o dispositivo de lançamento (7, 10; 24), dita estrutura sendo adaptada de modo a ser móvel em relação à embarcação (3) na direção longitudinal da tubulação (2), e um dispositivo de tração (9, 14; 22, 23) a ser montado entre estrutura (8) e a embarcação (3), dito dispositivo de tração sendo adaptado para controlar a tração da tubulação dentro de uma faixa de tração predeterminada durante o assentamento da tubulação.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de lançamento compreender um ou mais tracionadores de tubulação (7) que engatam sobre a tubulação de modo a suportar o peso da tubulação abaixada.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de lançamento compreender dispositivo de controle de movimento do carretei (24) que controla a operação do carretei (4) e com isto a taxa de lançamento da tubulação.

4. Aparelho de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a estrutura (8) ser dotada de rodas (11) para ser móvel em relação à embarcação, preferivelmente as rodas (11) correndo sobre um convés (15) da embarcação.

5. Aparelho de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a estrutura (8) ser dotada de mancais (21) para ser móvel em relação à embarcação.

6. Aparelho de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de ainda compreender dispositivo de acionamento do carretei para girar dito carretei.

7. Aparelho de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o dispositivo de tração ser adaptado para ser operacional juntamente com o sistema de posicionamento dinâmico, por exemplo, um sistema de posicionamento dinâmico da embarcação.

8. Aparelho de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a estrutura (8) ser dotada de elementos de levantamento que permitem levantar a estrutura (8) com o carretei (4) ou carrossel e dispositivo de lançamento (7, 10; 24) em um único levantamento, para colocar dita estrutura sobre a embarcação ou removê-la da embarcação.

9. Embarcação, caracterizada pelo fato de ser equipada com um aparelho como definido em uma ou mais das reivindicações precedentes, possivelmente uma embarcação de suprimento fora da costa.

10. Método para assentar de maneira contínua uma tubulação (2) sobre um fundo (13) de um corpo de água (12) abaixando dita tubulação a partir de uma embarcação de assentamento de tubulação (3), caracterizada pelo fato de a utilização ser feita de uma embarcação equipada com um aparelho como definido em uma ou mais das reivindicações precedentes.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o aparelho ser removido de dita embarcação de modo a permitir utilização da embarcação para outras finalidades.