BRPI0803619B1

BRPI0803619B1 - Sistema de execução simultânea de operações em sonda marítima e método

Info

Publication number: BRPI0803619B1
Application number: BRPI0803619-5A
Authority: BR
Inventors: Roberto Rodrigues
Original assignee: Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2018-06-12
Also published as: MX2009009975A; BRPI0803619A2; US20100071906A1; US8387704B2

Abstract

refere-se a presente invenção a um sistema e método para executar operações simultâneas de montagem, desmontagem e manutenção de equipamentos instalados por sonda marítima, utilizando ferramentas, os sistemas e as áreas disponíveis na própria sonda. o sistema é basicamente constituído pela instalação de duas vigas de sustentação, paralelas e afastadas entre si e duas bases móveis apoiadas sobre as vigas para executar operações simultâneas. também é descrito um método de montagem simultânea de dois equipamentos submarinos para instalação e um método de substituição e montagem simultâneas de equipamentos submarinos, utilizando-se alternativamente um guincho e um cabo de aço para descer e recuperar os equipamentos.

Description

(54) Título: SISTEMA DE EXECUÇÃO SIMULTÂNEA DE OPERAÇÕES EM SONDA MARÍTIMA E MÉTODO (51) Int.CI.: E21B 7/128; E21B 43/01; E21B 19/00 (73) Titular(es): PETROLEO BRASILEIRO SA. - PETROBRAS (72) Inventor(es): ROBERTO RODRIGUES

1/9

SISTEMA DE EXECUÇÃO SIMULTÂNEA DE OPERAÇÕES EM SONDA

MARÍTIMA E MÉTODO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os sistemas e métodos para execução simultânea de operações, mais particuiarmente para operações simultâneas de montagem, desmontagem e manutenção de equipamentos instalados por sonda marítima.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A produção de petróleo no mar requer o uso de sondas marítimas de perfuração e completação, que são utilizadas em diferentes fases, desde a perfuração de poços até a descida de equipamentos submarinos, tais como árvores de natal molhadas, módulos de bombeio dentre outros.

A operação dessas sondas marítimas emprega grande quantitativo de mão de obra e possui alto custo. Basicamente tais sondas são dotadas de sistemas de sustentação de cargas, de movimentação de cargas, de rotação, de geração e transmissão de energia, de circulação de fluidos, de segurança de poço e de monitoramento.

Os sistemas de sustentação de cargas, de movimentação de cargas e de rotação, são os principais sistemas utilizados na execução de operações de montagem, desmontagem e manutenção de equipamentos, ferramentas, acessórios de conexão, desconexão e montagem de tubos, os mesmos são também utilizados para a descida ou recuperação de equipamentos no poço ou fundo do mar.

Um sistema se sustentação de cargas é composto basicamente por uma torre de sustentação e ferramentas para manter suspensa a carga. Um sistema de movimentação de cargas é composto basicamente por conjuntos de polias fixas e móveis, e ferramentas para movimentar cargas. E um sistema de rotação é composto basicamente por uma mesa rotativa, localizada abaixo da torre de sustentação, e demais ferramentas como elementos de transmissão (Kelly) e cabeça de injeção.

2/9

Geralmente as sondas marítimas possuem, logo abaixo da mesa rotativa, uma área aberta para o mar, semelhante a uma piscina, conhecida como moon pool, onde são montados e desmontados os equipamentos de grandes dimensões.

Operações como montagem, desmontagem e manutenção de grandes equipamentos, bem como descida de tubos e instalação de equipamentos são executadas por meio da torre e da mesa rotativa. Por esse motivo, as operações devem ser executadas seqüencialmente, não sendo possível a execução de forma simultânea, o que acarreta maior tempo e custo de operação da sonda, além de poder resultar em ociosidade de parte da mão de obra.

Existem no estado da técnica, soluções que tornam mais eficiente o uso das sondas, permitindo a execução de operações simultâneas, reduzindo assim o tempo total das operações que requeiram o uso de tais sondas.

A patente US 4.819.730 revela um sistema que utiliza uma sonda dotada de duas torres para possibilitar operações simultâneas, entretanto, esta invenção tem sua aplicação limitada apenas a sondas novas, construídas com duas torres, e de custo de construção mais elevado. Nas sondas dotadas de apenas uma torre de sustentação permanecem as limitações da execução de operações seqüencialmente.

Portanto, o sistema e o método descritos a seguir são uma alternativa vantajosa para a execução simultânea de operações em relação aos sistemas e métodos conhecidos na técnica.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Refere-se a presente invenção a um sistema e método para executar operações simultâneas, permitindo a montagem, a desmontagem e a manutenção de equipamentos por sondas marítimas.

O sistema faz uso de ferramentas (11) como guindastes, pontes rolantes, talhas, guinchos, macacos mecânicos e outras ferramentas

3/9 usualmente disponíveis em uma sonda marítima, para auxiliar a as operações.

Basicamente o sistema provê meios físicos para executar a montagem, desmontagem e manutenção de equipamentos em dois pontos distintos, utilizando ferramentas da própria sonda.

O método de execução simultânea de operações utilizando o sistema provê a execução principalmente das operações de montagem simultânea de equipamentos para instalação e substituição de equipamentos em ambiente submarino em campos de petróleo.

A presente invenção apresenta vantagens significativas em relação ao estado da técnica, por possibilitar:

i. Reduzir substancialmente o tempo e custo de sonda na montagem, desmontagem e manutenção de equipamentos instalados por sonda marítima, o que resulta em menor tempo de operação da sonda;

ii. Aumentar a confiabilidade de operação da sonda, por possibilitar executar operações em diferentes pontos;

iii. Aumentar a flexibilidade dos processos e operações da sonda;

iv. Aumentar a eficiência das operações da sonda reduzindo o tempo ocioso de mão de obra.

v. Reduzir o tempo de descida e recuperação, em mar aberto, de equipamentos que possam ser movimentados por guincho e cabo de aço.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

As características do sistema e método de execução simultânea de operações em sondas marítimas, objeto da presente invenção serão mais bem percebidas a partir da descrição detalhada, associada às figuras abaixo referenciadas, que representam esquematicamente o sistema e método objeto da presente invenção em suas etapas seqüenciais nas quais:

4/9

A FIGURA 1 representa esquematicamente o sistema com bases móveis (4) e (5) apoiadas sobre vigas de sustentação (6).

A FIGURA 2 representa a etapa do método em que os equipamentos instalados por sonda marítima são montados simultaneamente nas bases móveis (4) e (5).

A FIGURA 3 representa a etapa do método em que o equipamento montado na primeira base móvel (4) é instalado no fundo do mar.

A FIGURA 4 representa a etapa do método em que a primeira base móvel (4) é movida para uma área auxiliar e a segunda base móvel (5) para um primeiro ponto de operações (1).

A FIGURA 5 representa a etapa do método em que um equipamento montado na segunda base móvel (5) é instalado no fundo do mar.

A FIGURA 6 representa a etapa do método em que um equipamento começa a ser elevado simultaneamente e o início da montagem do novo equipamento na segunda base móvel (4).

A FIGURA 7 representa a etapa do método em que um equipamento é apoiado na primeira base móvel (4) simultaneamente à montagem de outro equipamento na segunda base móvel (5).

A FIGURA 8 representa a etapa do método em que um equipamento 20 é desmontado na primeira base móvel (4).

A FIGURA 9 representa a etapa do método em que a primeira base móvel (4) é movida para a área auxiliar (3) e a segunda base móvel (5) é movida para um primeiro ponto de operações (1).

A FIGURA 10 representa a etapa do método em que o novo 25 equipamento, montado na segunda base móvel (5) é descido ao fundo do mar e instalado.

A FIGURA 11 representa a etapa do método em que um equipamento, montado na segunda base móvel (5) é descido ao fundo leito do mar sendo movimentado por um guincho (11a) por meio de um cabo de aço.

5/9

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Refere-se a presente invenção a um sistema para executar operações simultâneas por sondas marítimas de perfuração e completação, permitindo executar montagens, desmontagens e manutenção de equipamentos submarinos, reduzindo assim o custo e o tempo de sonda.

Basicamente, a presente invenção provê meios físicos e métodos para operações simultâneas em dois pontos distintos, utilizando ferramentas e os sistemas da própria sonda.

O sistema faz uso de uma torre de sustentação (13) uma mesa rotativa (14), um sistema de movimentação de cargas (12), de uma coluna de tubos, de um guincho com cabo de aço (11a) e de ferramentas (11) como guindastes, pontes rolantes, talhas, macacos mecânicos e outras ferramentas disponíveis na sonda, para auxiliar nas operações, além de fazer uso também de uma área aberta para o mar, conhecida no estado da técnica pelo termo em inglês “Moon Pool”.

A descrição detalhada do sistema e dos métodos de execução simultânea de operações com sonda marítima, objeto desta invenção, será feita de acordo com a identificação dos componentes que a formam com base nas figuras.

A figura 1 apresenta uma representação esquemática do sistema de execução simultânea de operações com sonda marítima, objeto da presente invenção, que compreende a instalação de:

i. Pelo menos duas vigas de sustentação (6), paralelas e afastadas entre si, que se estendem horizontalmente em toda a extensão do moon pool, paralelamente à superfície do mar.

ii. Uma primeira base móvel (4), apoiada nas pelo menos duas vigas de sustentação (6), com capacidade de se deslocar horizontalmente sobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6) por meio de elementos deslizantes;

6/9 iii. Uma segunda base móvel (5), apoiada nas pelo menos duas vigas de sustentação (6), com capacidade de se deslocar horizontalmente sobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6) por meio de elementos deslizantes;

As operações executadas nas bases móveis (4) e (5) podem ser operações de montagem, de desmontagem e de manutenção de equipamentos submarinos usualmente instalados por sonda marítima, no fundo do mar ou dentro de poços. Esses equipamentos podem ser, por exemplo, árvores de natal, módulos de bombeio ou outro equipamento.

As bases móveis (4) e (5) são movidas lateralmente por meio de dispositivos que deslizam sobre as vigas de sustentação (6), que podem ser, por exemplo, do tipo rolete.

As operações por sonda marítima utilizando o sistema acima descrito; provê a execução principalmente dos seguintes métodos:

i. Montagem simultânea de dois equipamentos submarinos para instalação;

ii. Substituição e montagem simultâneas de equipamentos submarinos.

As figuras 1, 2, 3, 4 e 5, representam esquematicamente o método de operação para montagem simultânea de dois equipamentos submarinos para instalação , que compreende as seguintes etapas:

i. Posicionar a primeira base móvel (4) sobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6), definindo um primeiro ponto (1) de operação, imediatamente abaixo da mesa rotativa (14), (Figura

1):

ii. Posicionar uma segunda base móvel (5) sobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6), definindo um segundo ponto (2) de operação, lateralmente afastado do primeiro ponto (1), (Figura. 1);

iii. Operar simultaneamente a montagem de um equipamento

7/9 submarino na primeira base móvel (4) com o auxílio da torre de sustentação (13), da mesa rotativa (14) e do sistema de movimentação de carga (12) e a montagem de outro equipamento submarino na segunda base móvel (5), com o auxílio das ferramentas (11) existentes na sonda (figura. 2);

iv. Descer e instalar o equipamento montado na primeira base móvel (4), com o auxílio da torre de sustentação (13) do sistema de movimentação de cargas (12) e da mesa rotativa (14), utilizando uma coluna de tubos, (figura. 3);

v. Deslocar lateralmente a primeira base móvel (4) para uma região lateralmente afastada do primeiro ponto (1), oposta ao segundo ponto (2), definindo um ponto auxiliar (3) (figura. 4);

vi. Deslocar a segunda base móvel (5) para o primeiro ponto (1) (figura. 4);

vii. Descer e instalar o equipamento montado na segunda base móvel (5), com o auxílio da torre de sustentação (13), do sistema de movimentação de cargas (12) e da mesa rotativa (14), utilizando uma coluna de tubos, (figura. 5).

As figuras 1, 6, 7, 8, 9 e 10, representam esquematicamente o método de operação para substituição e montagem simultâneas de equipamentos submarinos utilizando o sistema acima descrito, que compreende as seguintes etapas;

i. Posicionar a primeira base móvel (4) sobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6), definindo um primeiro ponto (1) de operação, imediatamente abaixo da mesa rotativa (14) (figura. D;

ii. Posicionar a segunda base móvel (5) sobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6) definindo um segundo ponto (2) de operação, lateralmente afastado do primeiro ponto (1) (figuras. 1 e6);

8/9 iii. Recuperar um equipamento submarino até a primeira base móvel (4), com o auxílio de uma coluna de tubos, para desmontagem (figura. 7);

iv. Desmontar do equipamento na primeira base móvel (4), com o auxílio dos sistemas de movimentação de carga (12), da torre de sustentação (13) e da mesa rotativa (14) e simultaneamente montar um equipamento submarino apoiado na segunda base móvel (5) (figuras 7 e 8);

v. Deslocar lateralmente a primeira base móvel (4) para o ponto auxiliar (3) e deslocar a segunda base móvel (5) para o primeiro ponto (1) (figura 9);

vi. Descer e instalar o equipamento montado na segunda base móvel (5), com o auxílio da torre de sustentação (13), do sistema de movimentação de carga (12) e da mesa rotativa (14), utilizando uma coluna de tubos (figura. 10).

A figura 11 representa esquematicamente um método alternativo onde um equipamento apoiado na segunda base móvel (5) é movimentado para descida ou recuperação por um guincho (11a), por meio de um cabo de aço com comprimento compatível com a profundidade do leito marinho.

A operação com guincho demanda menos tempo e apresenta menor custo. Dentre alguns dos possíveis equipamentos que podem ser descidos ou recuperados por guincho e cabo de aço estão a capa de ANM, o módulo de bombeio, a capa de teste, a capa de corrosão, a capa de abandono de poço, o módulo de controle, módulos recuperáveis em geral, beacons de sistemas de posicionamento dinâmico de Sondas e outros.

Embora não mostrado na figura 11, o guincho (11a) pode ser posicionado em uma das extremidades da Sonda, utilizando estruturas de apoio do tipo “varanda” para a montagem dos equipamentos submarinos, conforme descrito no PI 0702808-3 da requerente.

Tanto na instalação simultânea de dois equipamentos submarinos

9/9 como na substituição e montagem simultânea de equipamentos submarinos, alguns equipamentos podem ser movimentados por guincho e cabo de aço, em substituição ao uso da coluna de tubos, com significativa redução do tempo gasto.

A presente invenção apresenta vantagens significativas em relação ao estado da técnica, pois possibilita;

i. Reduzir substancial mente o tempo e custo na montagem, desmontagem e manutenção de equipamentos instalados por sonda marítima, o que resulta em menor tempo de sonda;

ii. Aumentar a produtividade de operação de uma sonda, por possibilitar executar determinadas operações em diferentes pontos e utilizar cabo de aço operado por guincho;

iii. Aumentar a flexibilidade dos processos e operações da sonda;

iv. Aumentar a eficiência das operações da sonda reduzindo o tempo ocioso de mão de obra;

v. Combinar a execução de operações de descida, instalação e recuperação de equipamentos por meio de uma coluna de tubos e um cabo de aço operado por guincho.

A descrição que se fez até aqui do sistema e método para executar operações simultâneas, objeto da presente invenção, deve ser considerada apenas como uma possível concretização, e quaisquer características particulares devem ser entendidas como algo que foi descrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não podem ser consideradas limitantes da invenção, a qual está limitada apenas ao escopo das reivindicações que seguem.

1/3

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. SISTEMA DE EXECUÇÃO SIMULTÂNEA DE OPERAÇÕES POR SONDA MARÍTIMA DE PERFURAÇÃO E COMPLETAÇÃO, que opera com pelo menos uma torre de sustentação (13), uma mesa 5 rotativa (14) um sistema de movimentação de cargas (12), coluna de tubos, ferramentas de apoio (11), um guincho com um cabo de aço (11a) e uma área aberta de “moon pool”, caracterizado por compreender a instalação de:

i. pelo menos duas vigas de sustentação (6), paralelas e

10 afastadas entre si, que se estendem horizontalmente em toda a extensão do moon pool, paralelamente à superfície do mar.

ii. uma primeira base móvel (4), apoiada nas pelo menos duas vigas de sustentação (6), com capacidade de se deslocar horizontalmente sobre as pelo menos duas vigas de

15 sustentação (6) por meio de elementos deslizantes;

iii. uma segunda base móvel (5), apoiada nas pelo menos duas vigas de sustentação (6), com capacidade de se deslocar horizontalmente sobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6) por meio de elementos deslizantes;

20 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os elementos deslizantes serem do tipo rolete.

3. MÉTODO DE OPERAÇÃO PARA MONTAGEM SIMULTÂNEA DE DOIS EQUIPAMENTOS SUBMARINOS PARA INSTALAÇÃO, utilizando o sistema definido na reivindicação 1, caracterizado por

25 compreender as seguintes etapas:

i. Posicionar uma primeira base móvel (4) sobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6), definindo um primeiro ponto (1) de operação, imediatamente abaixo da mesa rotativa (14);

ii. Posicionar uma segunda base móvel (5) sobre as pelo menos

30 duas vigas de sustentação (6), definindo um segundo ponto (2)
2/3 de operação, lateralmente afastado do primeiro ponto (1);

iii. Operar simultaneamente a montagem de um equipamento submarino na primeira base móvel (4) com o auxílio da torre de sustentação (13), da mesa rotativa (14) e do sistema de movimentação de carga (12) e a montagem de outro equipamento submarino na segunda base móvel (5), com o auxílio das ferramentas de apoio (11);

iv. Descer e instalar o equipamento montado na primeira base móvel (4), com o auxílio da torre de sustentação (13), do sistema de movimentação de cargas (12) e da mesa rotativa (14), utilizando uma coluna de tubos;

v. Deslocar lateralmente a primeira base móvel (4) para uma região lateralmente afastada do primeiro ponto (1) e oposta ao segundo ponto (2), definindo um ponto auxiliar (3);

vi. Deslocar a segunda base móvel (5) para o primeiro ponto (1);

vii. Descer e instalar o equipamento montado na segunda base móvel (5), com o auxílio da torre de sustentação (13) do sistema de movimentação de cargas (12) e da mesa rotativa (14), utilizando uma coluna de tubos.

4. Método de operação para substituição e montagem simultânea de equipamentos submarinos utilizando o sistema definido na reivindicaçãol, caracterizado por compreender as seguintes etapas:

i. Posicionar a primeira base móvel (4) sobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6), definindo um primeiro ponto (1) de operação, imediatamente abaixo da mesa rotativa (14);

ii. Posicionar a segunda base móvel (5) sobre as pelo menos duas vigas de sustentação (6) definindo um segundo ponto (2) de operação, lateralmente afastado do primeiro ponto (1);

iii. Recuperar um equipamento submarino até primeira base móvel (4) com o auxílio de uma coluna de tubos, para desmontagem;
3/3 iv. Desmontar o equipamento, com o auxílio do sistema de movimentação de carga (12), da torre de sustentação (13) e da mesa rotativa (14) e simultaneamente montar um equipamento submarino apoiado na segunda base móvel (5);
5 v. Deslocar lateralmente a primeira base móvel (4) para um ponto auxiliar (3) e deslocar a segunda base móvel (5) para o primeiro ponto (1);

vi. Descer e instalar o equipamento montado na segunda base móvel (5), com o auxílio da torre de sustentação (13), do
10 sistema de movimentação de carga (12) e da mesa rotativa (14), utilizando uma coluna de tubos.

5. Método de acordo com as reivindicações 3 e 4, caracterizado por o equipamento apoiado na segunda base móvel (5), ser movimentado para descida ou recuperação por um guincho (11a), por meio de um
15 cabo de aço.

1/11