CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção está relacionada ao campo técnico de exploração de óleo e gás. Mais especificamente, a presente invenção está relacionada a um método alternativo e simplificado para a instalação de dutos submarinos utilizando uma embarcação com moonpool.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Na área de produção de hidrocarbonetos, diversos métodos e sistemas para realizar a instalação de dutos são conhecidos, inclusive métodos direcionados à instalação de dutos com baixo peso submerso e alto raio de curvatura, tal como dutos compósitos. Entretanto, esses métodos envolvem o uso de embarcações especializadas na instalação de dutos flexíveis para a instalação de dutos compósitos.

[003] Entretanto, um problema comum encontrado nesses métodos reside na complexidade de operação dos mesmos devido aos componentes que compreendem os sistemas utilizados.

[004] O documento W02007108673 AI , por exemplo, revela um sistema que faz uso de tensionadores que sustentam a carga do duto a caminho do leito marinho. No entanto, os tensionadores são elementos de custo muito elevado e que devem preferencialmente ser evitados a fim de minimizar os custos dessas operações.

[005] Opcionalmente, no estado da técnica, a instalação de dutos compósito é feita por um sistema“portátil” composto por uma bobina, um defletor e um tensionador, instalados em uma embarcação com moonpool. No entanto, esse método limita o ângulo de topo da catenária pois concentra a deflexão na saída do tensionador ou em um elemento guia posicionado abaixo do tensionador. Aqui é importante pontuar que, no caso de instalação de dutos compósitos, devido à massa reduzida desse tipo de duto, o ângulo de topo fica ainda mais sensível a variações de correnteza.

[006] Diversos outros métodos de instalação de dutos compósitos são conhecidos, como os descritos nos documentos que serão apresentados a seguir, com o intuito de ilustrar a variedade de opções atualmente conhecidas.

[007] O documento US8915674B2 descreve um método para instalar um acessório em uma tubulação a ser colocada no fundo do mar, incluindo o lançamento da tubulação a partir de uma primeira posição de uma torre, na qual a torre está em um ângulo a em relação à vertical. Observa-se que este documento revela um sistema de lançamento de uma tubulação no mar que inclui um complexo sistema em que a bobina é fixada na porção superior da torre, e em que a torre é inclinada para se atingir o ângulo desejado de inclinação.

[008] O documento W02015069099A1 revela um sistema para lançamento de um duto que compreende uma bobina instalada no piso da embarcação de lançamento e uma torre de lançamento, em que o duto, a partir da bobina, passa por uma segunda bobina fixada à torre de lançamento antes de ser inserido na moonpool para lançamento.

[009] O documento US9631742B2 revela uma embarcação de instalação de dutos marinhos para colocação de dutos no fundo do mar, que possui um guia de dutos montado em posição elevada em relação à torre de lançamento da tubulação, onde o ponto de contato é posicionado para frente e para trás da linha de lançamento (moonpool).

[0010] O documento WO 1996035902A1 revela um método de colocação de linhas de tubulação no leito do mar, adequado para uso em navio de perfuração temporariamente convertido em assentamento de tubulação, que tem uma bobina de tubo desenrolado sobre sapata de dobramento em que o duto é desempenado antes de ser unido e alimentado através de moonpool no leito do mar.

[0011] O documento WO2012091556A1 revela um sistema de instalação de dutos marítimos, para colocação de dutos e instalação de risers submarinos, que tem estrutura de suporte de guia que permite o movimento da guia do duto na direção combinada para cima e na direção do carretel.

[0012] O documento US5573353A revela uma embarcação de lançamento de duto de bobina vertical que compreende um elemento de guia incluindo suportes para uma roda alinhadora na embarcação para permitir o movimento de rotação sobre o eixo da roda alinhadora.

[0013] O documento GB2287518A revela um método de colocação de duto marítimo que envolve a montagem da seção da tubulação com o eixo horizontal no convés da embarcação, o duto sendo dobrado à medida que é assentado, e inclui movimentar a tubulação para cima ou para baixo até encontrar o ângulo final de lançamento.

[0014] O documento CN201647090U revela uma embarcação de lançamento de duto que compreende um mecanismo de levantamento do rolo que conduz o cilindro de enrolamento para mover-se para cima e para baixo ao longo de uma moonpool central, em que a embarcação ainda compreende suportes de apoio, quatro pés de levantamento e dispositivo da potência.

[0015] Como é possível observar a partir dos exemplos ilustrados acima, o estado da técnica compreende uma pluralidade de métodos e sistemas para auxiliar a instalação de dutos submarinos (possivelmente compósitos) no leito marinho.

[0016] No entanto, os métodos e sistemas apresentados compreendem alta complexidade e, consequentemente, altos custos envolvidos em suas operações, especialmente nas aplicações de instalação de dutos compósitos. Assim, fica claro que o estado da técnica carece de um sistema e método de instalação de dutos submarinos compósitos no leito marinho que seja de baixa complexidade, simples execução e elevada robustez, o que agilizaria o processo, ocasionaria uma redução de custos para a indústria além de redução dos riscos envolvidos na operação. [0017] Como será mais bem detalhado a seguir, a presente invenção visa a solução dos problemas do estado da técnica acima descritos de forma prática e eficiente.

SUMÁRIO DA INVENCÀO

[0018] A presente invenção tem por objetivo prover um sistema e um método de instalação de dutos submarinos com alto raio de curvatura e baixo peso no leito marinho que seja de simples execução e que compreenda elementos que demandem baixa manutenção.

[0019] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê um sistema de instalação de um duto com alto raio de curvatura e baixo peso no leito marinho compreendendo uma embarcação de instalação de dutos submarinos que compreende um moonpool , e pelo menos uma bobina com pelo menos um segmento de duto a ser instalado enrolado nela, em que o moonpool compreende um elemento defletor interno adaptado para suavizar a curvatura do duto devido à movimentação da embarcação de instalação em relação ao leito marinho, em que o sistema compreende pelo menos um elemento de suporte para suportar a pelo menos uma bobina, permitindo seu giro para desenrolar o duto, e em que o pelo menos um elemento de suporte compreende um sistema de movimentação que permite a movimentação do pelo menos um elemento de suporte e a pelo menos uma bobina em pelo menos um eixo.

[0020] Em adição, também é previsto um método de instalação de um duto com alto raio de curvatura e baixo peso no leito marinho compreendendo o uso de uma embarcação de instalação de dutos submarinos que compreende um moonpool , e pelo menos uma bobina com pelo menos um segmento de duto a ser instalado enrolado nela, o método compreendendo as etapas de: posicionar a pelo menos uma bobina em uma posição de instalação com relação ao moonpool , em que a posição de instalação é um ponto em que o duto é livremente inserido em uma abertura superior do moonpool·, girar a pelo menos bobina para desenrolar o duto e permitir que o duto seja inserido no moonpool suavizar a curvatura do duto devido à movimentação da embarcação de instalação em relação ao leito marinho, através do uso de um defletor; e movimentar a pelo menos uma bobina em pelo menos um eixo. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0021] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.

[0022] A figura 1 ilustra uma vista esquemática lateral do sistema de instalação de um duto da presente invenção de acordo com uma configuração opcional em que é utilizada apenas uma bobina de duto.

[0023] As figuras 2a, 2b e 2c ilustram vistas laterais da configuração particular do sistema de instalação de um duto da figura 1 , em que é possível observar a movimentação transversal da bobina de duto.

[0024] As figuras 3a e 3b ilustram vistas esquemáticas do sistema de instalação de um duto da figura 1, em uma situação em que o suporte é movimentado com a intenção de se reduzir o atrito e a força de contato entre o duto e o defletor interno ao moonpool.

[0025] As figuras 4a e 4b ilustram vistas esquemáticas de uma configuração particular da presente invenção em que um elemento estrutural (por exemplo, um módulo de flutuação, ou um peso morto) é instalado fixado junto ao duto.

[0026] A figura 5 ilustra uma vista esquemática lateral do sistema de instalação de um duto da presente invenção de acordo com uma configuração opcional em que são utilizadas três bobinas de duto.

[0027] A figura 6 uma vista esquemática do lateral do sistema de instalação de um duto da presente invenção de acordo com uma segunda configuração opcional em que também são utilizadas três bobinas de duto. Nesse caso a primeira bobina serve como defletor para as demais bobinas. A primeira bobina gira de forma que a velocidade tangencial seja similar à da bobina na qual o duto está armazenado.

[0028] A figura 7 ilustra uma vista esquemática do sistema de instalação de um duto da presente invenção ilustrando a conexão entre um duto já lançado a partir de uma primeira bobina, e um duto subsequente a ser lançado a partir de uma segunda bobina.

[0029] A figura 8 ilustra uma configuração opcional do sistema da presente invenção em que é adotado um segundo defletor na popa da embarcação de instalação para auxiliar na instalação de elementos de dimensões muito elevadas que não conseguem ser instalados através do moonpool.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0030] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular.

[0031] Para fins da presente descrição, será considerado como exemplo de utilização da presente invenção a instalação de dutos compósitos. No entanto, ressalta-se que a presente invenção não está de forma alguma restrita a dutos compósitos, podendo ser empregada em quaisquer dutos que possuam alto raio de curvatura e baixo peso submerso. Para fins de clareza, consideram-se dutos com alto raio de curvatura dutos que possuem raio mínimo de curvatura maior do que 4 metros. Adicionalmente, considera-se dutos com baixo peso submerso dutos que possuem peso submerso inferior a 70kgf por metro.

[0032] A figura 1 ilustra uma vista esquemática lateral do sistema de instalação de um duto compósito de acordo com uma configuração opcional da presente invenção, em que é utilizada apenas uma bobina 2 de duto compósito 1.

[0033] De acordo com essa configuração mais geral, o sistema de instalação de um duto compósito 1 no leito marinho compreende uma embarcação de instalação 4 de dutos submarinos que, por sua vez, compreende um moonpool 5, e pelo menos uma bobina 2 com pelo menos um segmento de duto compósito 1 a ser instalado enrolado nela.

[0034] De forma inovadora, a invenção prevê ainda que o moonpool 5 compreende um elemento defletor 6 interno adaptado para suavizar a curvatura do duto compósito 1 devido à movimentação da embarcação de instalação 4 em relação ao leito marinho.

[0035] Neste ponto, é importante destacar que o elemento defletor 6 representa o último ponto de contato entre o duto compósito 1 e a embarcação de instalação 4.

[0036] Opcionalmente, o elemento defletor 6 é removível do moonpool 5, permitindo que algumas estruturas possam passar pelo interior do moonpool 5.

[0037] Em adição, também é previsto que seja adotado um elemento de suporte 3 para suportar a pelo menos uma bobina 2, em que o pelo menos um elemento de suporte 3 permite o giro da bobina 2 para desenrolar o duto compósito 1.

[0038] O pelo menos um elemento de suporte 3 ainda compreende um sistema de movimentação 7 que permite a movimentação do pelo menos um elemento de suporte 3 e a pelo menos uma bobina 2 em pelo menos um eixo (longitudinal e/ou transversal, preferencialmente).

[0039] Observa-se que o sistema da presente invenção se mostra extremamente simplificado e de fácil operação, em que todo o peso da bobina 2 e do duto é 1 inteiramente suportado pelo elemento de suporte 3 da bobina 2.

[0040] Assim, do mesmo modo, a invenção prevê também um método de instalação de um duto compósito 1 no leito marinho compreendendo o uso de uma embarcação de instalação 4 de dutos submarinos que compreende um moonpool 5, e pelo menos uma bobina 2 com pelo menos um segmento de duto compósito 1 a ser instalado enrolado nela, em que o método compreende inicialmente uma etapa de posicionar a pelo menos uma bobina 2 em uma posição de instalação com relação ao moonpool 5, em que a posição de instalação é um ponto em que o duto compósito 1 é livremente inserido em uma abertura superior do moonpool 5.

[0041] Em seguida, é prevista a etapa de girar a pelo menos uma bobina 2 para desenrolar o duto compósito 1 e permitir que o duto compósito 1 seja inserido no moonpool 5.

[0042] De modo a evitar danos ao duto compósito 1, é prevista uma etapa de suavizar a curvatura do duto compósito 1 devido à movimentação da embarcação de instalação 4 em relação ao leito marinho, através do uso de um defletor 6. Com isso, o elemento defletor 6 impede que o raio mínimo de curvatura suportado pelo duto compósito 1 seja infringido.

[0043] Em adição, uma etapa de movimentar a pelo menos uma bobina 2 em pelo menos um eixo também é prevista.

[0044] As figuras 2a, 2b e 2c ilustram vistas frontais da configuração particular do sistema de instalação de um duto compósito 1 da figura 1. Nessa sequência de figuras é possível observar a movimentação transversal da bobina 2, através da movimentação transversal do elemento de suporte 3. Essa movimentação se dá principalmente para acompanhar a movimentação do duto compósito 1 conforme o mesmo é instalado, evitando que se formem ângulos muito acentuados no contato do duto compósito 1 com o defletor 6.

[0045] As figuras 3a e 3b ilustram vistas laterais esquemáticas do sistema de instalação de um duto compósito 1 da figura 1, em uma situação em que o suporte 3 é movimentado longitudinalmente com a intenção de se reduzir o atrito entre o duto compósito 1 e o defletor 6 interno ao moonpool 5 devido a inclinações causadas pelo movimento da embarcação de instalação 4. [0046] De acordo com uma configuração preferencial da presente invenção, como ilustrado nas figuras 2a, 2b, 2c, 3a e 3b, o sistema de movimentação 7 do pelo menos um elemento de suporte 3 é adaptado para permitir a movimentação do pelo menos um elemento de suporte 3 em pelo menos dois eixos coplanares, sendo um eixo longitudinal (figuras 3a e 3b) e um eixo transversal (figuras 2a, 2b, 2c).

[0047] Com esses dois eixos de movimentação do elemento de suporte 3, a invenção assegura que a bobina 2 seja movimentada tanto transversalmente quanto longitudinalmente, de modo a permitir que o duto compósito 1 seja sempre inserido no moonpool 5 com um atrito reduzido, mesmo com movimentação da embarcação 4.

[0048] De acordo com a presente invenção, o sistema de movimentação 7 do elemento de suporte 3 pode compreender qualquer opção conhecida atualmente, ou que venha a ser desenvolvida futuramente. Por exemplo, o sistema de movimentação 7 pode compreender um sistema de trilhos, um sistema de rodilhas, um sistema de movimentação 7 magnético, dentre outros.

[0049] As figuras 4a e 4b ilustram vistas esquemáticas de uma configuração particular da presente invenção em que um elemento estrutural de maior diâmetro é fixado junto ao duto compósito 1. Nestas figuras, observa-se que o sistema da presente invenção também permite que o duto compósito 1 seja instalado junto com algum elemento estrutural de maior diâmetro fixado nele. Também nesse caso, a bobina 2 pode ser movimentada para adequar o duto ao ângulo de entrada.

[0050] Em qualquer uma das configurações ilustradas, opcionalmente, o defletor 6 pode compreender paredes curvas convexas para atenuar a curvatura do duto compósito 1 na passagem pela moonpool 5. Em configurações alternativas, as paredes do defletor 6 podem compreender um formato cónico, parabólico, ou qualquer outro formato que possibilite atenuar a curvatura do duto compósito 1 na passagem pela moonpool 5.

[0051] Ainda opcionalmente, o defletor 6 pode compreender uma abertura superior e uma abertura inferior em que a abertura inferior compreende um diâmetro maior do que a abertura superior. Essa configuração, apesar de preferencial, não representa um limitante, de modo que outras configurações podem ser adotadas, variando de aplicação a aplicação.

[0052] A figura 5 ilustra uma vista esquemática frontal do sistema de instalação de um duto compósito 1 da presente invenção de acordo com uma configuração opcional em que são utilizadas três bobinas 2 de duto compósito 1. Apesar de serem ilustras três bobinas 2p,2c, é importante pontuar que qualquer número de bobinas 2p,2c pode ser adotado, em que essa configuração opcional prevê o uso de mais de uma bobina 2p,2c, desde duas bobinas 2p,2c até uma pluralidade dessas.

[0053] Opcionalmente as bobinas 2p,2c podem ser posicionadas de modo alinhado para que, quando duto compósito 1 da primeira bobina 2p for inteiramente instalado, o duto compósito 1 da segunda bobina 2c seja conectado ao primeiro, dando continuidade ao processo de instalação.

[0054] A figura 6 uma vista esquemática do frontal do sistema de instalação de um duto compósito 1 da presente invenção de acordo com uma segunda configuração opcional em que também são utilizadas três bobinas 2p,2c de duto compósito 1.

[0055] Preferencialmente, quando mais de uma bobina é adotada, a bobina mais próxima do moonpool 5 é definida como bobina principal 2p, e as demais bobinas são definidas como bobinas de carregamento 2c.

[0056] Quando o sistema com diversas bobinas for 2p,2c adotado, apenas a bobina principal 2p pode possuir um sistema de movimentação 7 longitudinal, enquanto as bobinas de carregamento 2c devem compreender um sistema de translação transversal e também sistema de tracionamento. A bobina principal 2p serve então para desviar o duto do plano horizontal para o plano vertical e encaminhar o duto para o moonpool 5. Para tanto a bobina principal 2p deve estar vazia.

[0057] Nessa configuração, ao se finalizar a instalação do duto compósito 1 de uma determinada bobina 2p,2c (inicialmente será o duto compósito 1 da bobina principal 2p), uma extremidade inicial do duto compósito 1 da bobina subsequente é conectado a uma extremidade final do duto compósito 1 da bobina recém-instalada, dando sequência à instalação de modo simples e rápido.

[0058] Da mesma forma como descrito anteriormente, quando todo o duto compósito 1 da primeira bobina de carregamento 2c tiver sido instalado, este deve ser conectado ao duto compósito 1 da bobina de carregamento 2c subsequente para dar prosseguimento à instalação. Ressalta-se novamente que o número total de bobinas 2p,2c utilizadas pode variar de aplicação em aplicação.

[0059] A figura 7 ilustra uma vista esquemática do sistema de instalação de um duto compósito 1 da presente invenção ilustrando a conexão entre um duto compósito 1 já lançado a partir de uma primeira bobina principal 2p, e um duto subsequente a ser lançado a partir de uma segunda bobina de carregamento 2c.

[0060] De acordo com essa configuração opcional, após o lançamento de um duto compósito 1 de uma bobina 2p, a extremidade final do primeiro duto é apoiada em uma plataforma de apoio 8, então, uma extremidade inicial do duto compósito 1 da bobina 2c subsequente é conectada à extremidade final do duto compósito 1 da bobina inicial (principal 2p). Após a conexão das duas extremidades, a plataforma de apoio 8 é retirada e o lançamento do duto compósito 1 é continuada.

[0061] Adicionalmente é possível incluir um sistema de sensor de distância na aresta inferior do moonpool 5 de forma a garantir que o duto não encoste na aresta inferior do moonpool 5 o que poderia causar danos ao duto. Nessa configuração, quando o sensor de distância identificar que o duto compósito 1 está em uma posição de risco, pelo menos uma bobina 2 pode ser movimentada a fim de se corrigir o posicionamento do duto 1.

[0062] E importante pontuar que o sistema da presente invenção pode ser gerenciado por um sistema de controle alimentado por sensores, de modo que seus elementos sejam movidos e posicionados automaticamente em função de movimentações da embarcação de instalação 4 devido à maré, vento, ou quaisquer outros fatores. Nessa configuração, o sistema seria autónomo e ainda mais seguro.

[0063] A figura 8 ilustra uma configuração opcional do sistema da presente invenção em que é adotado um segundo defletor 6 na popa da embarcação de instalação 4 para auxiliar na instalação de elementos de diâmetro muito elevados que não conseguem ser instalados através do moonpool 5.

[0064] Assim, fica claro que a invenção descrita nos parágrafos anteriores proporciona inovadores método e sistema de instalação de um duto compósito 1 no leito marinho, que permitem realizar tal operação de modo muito simplificado, e consequentemente mais ágil e barato, em comparação com os métodos e sistemas conhecidos atualmente.

[0065] Em adição, o sistema da presente invenção, apesar da simplicidade de operação, demonstra uma grande capacidade de adaptação a ângulos elevados, problema frequentemente enfrentado na instalação de dutos compósitos, devido ao peso reduzido desse tipo de duto.

[0066] Adicionalmente, o método ora descrito permite a instalação de dutos de grande diâmetro, que tem por consequência pouca capacidade de flexão, ou seja, que precisam de grandes raios de curvatura para armazenamento e para o defletor 6, o que no caso do sistema tradicional levaria a dimensões pouco práticas para o sistema de instalação. [0067] No caso da presente invenção, como o defletor 6 cobre um ângulo reduzido (tipicamente 20°), é possível acomodar um raio de curvatura elevado sem grande impacto às dimensões gerais. No caso tradicional o defletor 6 chega a cobrir um ângulo de 180°.

[0068] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.