BR102018076868A2

BR102018076868A2 - sistema de guias em uma torre de elevação híbrida, e, torre de elevação híbrida

Info

Publication number: BR102018076868A2
Application number: BR102018076868-9A
Authority: BR
Inventors: Rafael Machado Guigon De Araujo
Original assignee: Odebrecht Óleo E Gás S.A.
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-07-07
Also published as: US20200199953A1; US11125030B2

Abstract

A presente invenção está relacionada a um sistema de guias em uma torre de elevação híbrida, compreendendo: uma ou mais estruturas guia (2) posicionadas ao longo de uma torre de elevação (1), em que as estruturas guia (2) compreendem partes principais adaptadas para serem acopláveis à estrutura da torre de elevação (1), em que as partes principais são adaptadas para a passagem de dutos (3, 5), em que uma estrutura guia (2) é conectada a pelo menos uma outra estrutura guia (2) adjacente e/ou a uma estrutura de extremidade da torre (7) por pelo menos um elemento de ligação estrutural (6). A invenção ainda provê uma torre de elevação híbrida (1) compreendendo o sistema acima descrito.

Description

SISTEMA DE GUIAS EM UMA TORRE DE ELEVAÇÃO HÍBRIDA, E, TORRE DE ELEVAÇÃO HÍBRIDA

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção está relacionada a torres de elevação de escoamento de petróleo. Mais particularmente, presente invenção está relacionada a sistemas guia posicionados em um ou mais pontos ao longo de uma torre de elevação de escoamento de petróleo.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Torres de elevação híbridas são conhecidas por formar parte do chamado riser híbrido, tendo porções superiores feitas de dutos flexíveis e adequadas para desenvolvimento de campos de águas profundas e ultraprofundas. Estas torres consistem de um núcleo central estrutural, suportando um feixe de dutos periféricos (risers), tendo algumas tubulações usadas para produção de petróleo, algumas usadas para injeção de água, gás e/ou outros fluidos, e outras usadas para transportar petróleo e gás para outras estações de produção e armazenamento (FPSO).

[0003] As torres de elevação híbridas são conhecidas por terem um número de estruturas guia ao longo de seu comprimento, de forma a orientar os dutos periféricos e outras linhas em relação ao núcleo central estrutural.

[0004] A patente EP2699755 B1 descreve um exemplo de um sistema de torre de elevação híbrida.

[0005] A patente US 4477207 A revela um conjunto de flutuação para montagem em um tubo, tal como um riser tendo Unhas de serviço estendendo-se ao longo do mesmo, o conjunto incluindo módulos de flutuação arqueados de espuma de forma a se posicionar contra o tubo ascendente e ocupar de forma removível os espaços entre as Unhas de serviço e formar um contorno externo geralmente cilíndrico, sendo os módulos mantidos no lugar contra o tubo por correias tensoras cada uma compreendendo uma correia sendo tensionada por uma barra de tensão.

[0006] O documento WO 2009134986 A2 descreve um grampo de coluna de ascensão compreendendo partes de garra que podem ser abertas e fechadas uma em relação a outra. Cada uma das partes de garra compreende um corpo termoplástico que pode ser, por exemplo, peças de polietileno moldadas por injeção. As partes de garra podem ser conectadas por uma dobradiça que é integralmente formada com elas. O grampo pode também incluir suportes e tampas para manter as linhas auxiliares.

[0007] A patente US 8783630 B2 revela uma braçadeira de riser constituída de diversas partes e desenhada para carregar uma pluralidade de tubos de fluido em paralelo com e distanciados de um riser de aço de superfície revestida, cujo riser é desenhado para ser colocado no mar para comunicação entre uma cabeça de poço e leito do mar e um navio de superfície. A braçadeira é desenhada para fixação não rotacionável friccionai ao riser de superfície revestida e é proporcionada ainda com uma pluralidade de selas de tubo que carregam os respectivos tubos de fluido.

[0008] Os documentos do estado da técnica apresentam diversas configurações de estruturas guia para tubulações de risers de perfuração de poços de petróleo e produção de petróleo e gás. Porém, há ainda no estado da técnica lacunas a serem preenchidas no sentido de aumentar a segurança do sistema de produção, limitar ou reduzir a flexão da torre de elevação, reduzir o dano à fadiga nos elementos da torre, e possibilitar a eliminação da necessidade do núcleo (duto) central estrutural.

[0009] 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.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[0010] A presente invenção tem como objetivos fornecer um sistema de estruturas guia que aumente a segurança do sistema de produção de óleo e gás, oriente e alinhe os dutos periféricos ao longo da torre de elevação, aumente a rigidez à flexão da torre de elevação, limitando ou reduzindo a flexão da mesma, e reduza o dano à fadiga nos elementos da torre de elevação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0011] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê um sistema de guias em uma torre de elevação híbrida compreendendo uma ou mais estruturas guia posicionadas em um ou mais pontos ao longo de uma torre de elevação, em que as estruturas guia compreendem partes principais adaptadas para serem acopláveis à estrutura da torre de elevação, em que as partes principais são adaptadas para a passagem de dutos, em que uma estrutura guia é conectada a pelo menos uma outra estrutura guia adjacente e/ou a uma estrutura de extremidade da torre por pelo menos um elemento de ligação estrutural.

[0012] A presente invenção também provê uma torre de elevação híbrida compreendendo o sistema de guias acima descrito.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0013] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.

[0014] A figura 1 ilustra uma vista transversal de uma torre de elevação híbrida compreendendo um sistema guia de acordo com a concretização preferencial da presente invenção.

[0015] A figura 2 ilustra uma vista lateral de uma parte de torre de elevação de acordo com a concretização preferencial da presente invenção.

[0016] A figura 3 ilustra a conexão entre a torre de elevação e a estrutura na extremidade da torre de elevação.

[0017] A figura 4 ilustra uma vista transversal de uma torre de elevação híbrida compreendendo um sistema guia de acordo com uma concretização alternativa da presente invenção.

[0018] A figura 5 ilustra uma vista lateral de uma parte de torre de elevação de acordo com uma primeira concretização alternativa da presente invenção.

[0019] A figura 6 ilustra uma vista lateral de uma parte de torre de elevação de acordo com uma segunda concretização alternativa da presente invenção.

[0020] A figura 7 ilustra uma vista lateral de uma parte de torre de elevação de acordo com uma terceira concretização alternativa da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0021] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de concretizações preferenciais da invenção. No entanto, a invenção não está limitada a essas concretizações particulares.

[0022] A figura 1 ilustra uma vista transversal de uma torre de elevação híbrida 1 compreendendo um sistema guia de acordo com uma primeira concretização da presente invenção. A vista transversal da torre de elevação 1 da presente invenção demonstra uma estrutura guia 2 acoplada a um duto central estrutural 3. A estrutura guia 2, como compreendida na presente invenção, pode ser colada ou soldada ao duto central 3 pela interface 4 entre a estrutura guia 2 e o duto central 3. Alternativamente, a estrutura guia 2 pode de deslocar transversalmente com relação ao duto central 3 para compensação de esforços na estrutura da torre de elevação híbrida 1. Nesse caso, não há qualquer tipo de cola ou solda unindo a estrutura guia 1 ao duto estrutural central 3.

[0023] A estrutura guia 2 pode ser formada a partir de duas ou mais partes principais de um material preferencialmente metálico ou polimérico. Dutos 5 de produção e/ou injeção são providos paralelamente ao duto estrutural central 3. Os dutos 5 de produção e/ou injeção são mantidos paralelos e a uma distância substancialmente invariável do duto estrutural central 3 devido à construtividade das estruturas guia 2.

[0024] Adicionalmente a presente invenção provê elementos de ligação 6 que conectam duas estruturas guia 2 adjacentes ou, como mostrado na figura 3, uma estrutura guia 2 e uma estrutura de extremidade 7 da torre 1.

[0025] As estruturas guia 2, de acordo com a presente invenção, desempenham as funções de: restringir o deslocamento lateral dos dutos, permitindo deslocamento axial devido à pressão e temperatura do fluido de operação; suportar as cargas de vibração dos dutos durante transporte e após instalada a torre 1; e, limitar a deflexão lateral devido a força de arrasto e vibração dos dutos 5.

[0026] Um exemplo de estrutura de extremidade 7 da torre de elevação híbrida 1 pode ser uma URTA (Upper Riser Termination Assembly), na extremidade superior, ou uma LRTA (Lower Riser Termination Assembly), na extremidade inferior.

[0027] A figura 2 ilustra uma vista lateral de uma parte de torre de elevação 1 de acordo com a primeira concretização da presente invenção. Nessa figura é possível notar a presença de duas estruturas guia 2 na torre de elevação 1 compreendendo o duto estrutural central 3. A torre de elevação 1 é mantida alinhada por meio do sistema da presente invenção que compreende as estruturas guia 2 que acoplam ao duto central 3 e aos dutos periféricos 5 de forma a orientá-los. Os elementos de ligação 6 conectam as duas estruturas guia 2 adjacentes, limitando a distância entre as mesmas e, limitando ou reduzindo a flexão da torre de elevação 1.

[0028] A figura 3 ilustra a conexão da estrutura guia 2 à estrutura de extremidade 7 da torre de elevação 1.

[0029] Alternativamente, a torre de elevação pode dispensar o duto estrutural central 3, como mostrado nas concretizações das figuras 4 a 7, de modo que os elementos de ligação 6 passam a ser responsáveis por transferir o empuxo gerado pelo tanque de flutuação e pela estaca de sucção, além da rigidez (a flexão e a tração) conferida ao sistema.

[0030] Em uma primeira concretização alternativa, o duto central 3 é dispensado, e os elementos de ligação 6 estão dispostos a uma distância menor do centro da torre de elevação 1 do que os dutos periféricos 5, conforme a figura 4. Ainda, de acordo com a figura 5, os elementos de ligação 6 são dispostos paralelamente e inclinados em relação aos dutos periféricos 5.

[0031] Em uma segunda concretização alternativa, mostrada na figura 6, os elementos de ligação 6 entre estruturas guia 2 estão dispostos alternadamente inclinados em relação aos dutos periféricos 5 entre duas estruturas guia 2 adjacentes e paralelos e inclinados entre duas estruturas guias 2 subsequentes.

[0032] Em uma terceira concretização alternativa, conforme a figura 7, o sistema guia compreende apenas um elemento de ligação 6 entre estruturas guia 2 adjacentes, em que o elemento de ligação 6 está conectado ao centro das estruturas guia 2.

[0033] As configurações alternativas dos elementos de ligação 6 variam entre as concretizações e dependem da exigência estrutural do sistema de torre de elevação 1 desenvolvido. Opcionalmente, os elementos de ligação 6 podem ser cabos (resistência a tração apenas) ou um elemento rígido metálico ou polimérico (resistência a tração e compressão), como uma barra, tubo ou perfil I. A conexão entre os elementos de ligação 6 e uma estrutura guia 2 pode ser por olhal, cola, solda ou qualquer outra ligação que suporte os esforços envolvidos.

[0034] Os elementos de ligação 6 podem ainda funcionar como reforço (backup) no caso de eventual falha de fixação de uma determinada estrutura guia 2.

[0035] Assim, a presente invenção provê um sistema de guia em uma torre de elevação híbrida compreendendo uma ou mais estruturas guia posicionadas em um ou mais pontos ao longo de uma torre de elevação que orienta e alinha os dutos periféricos de produção e de injeção ao longo da torre. O sistema guia da presente invenção ainda possibilita a redução do dano à fadiga nos elementos da torre de elevação e, aumenta a rigidez à flexão da torre. Consequentemente, o sistema de guia confere maior segurança aos sistemas de produção de óleo e gás.

[0036] 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.

Claims

Sistema de guias em uma torre de elevação híbrida, compreendendo:
uma ou mais estruturas guia (2) posicionadas ao longo de uma torre de elevação (1), em que as estruturas guia (2) compreendem partes principais adaptadas para serem acopláveis à estrutura da torre de elevação (1), em que as partes principais são adaptadas para a passagem de dutos (3,5); o sistema sendo caracterizado por:
uma estrutura guia (2) ser conectada a pelo menos uma outra estrutura guia (2) adjacente e/ou a uma estrutura de extremidade da torre (7) por pelo menos um elemento de ligação estrutural (6).
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os elementos de ligação (6) estarem dispostos paralelamente aos dutos (3, 5).
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os elementos de ligação (6) estarem dispostos inclinados em relação aos dutos (5).
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os elementos de ligação (6) estarem dispostos alternadamente inclinados em relação aos dutos (5) entre duas estruturas guia (2) adjacentes e paralelos e inclinados entre duas estruturas guias (2) subsequentes.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender apenas um elemento de ligação (6) disposto no centro das estruturas guia (2).
Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os elementos de ligação (6) serem cabos ou elementos rígidos metálicos ou poliméricos em forma de barra, tubo ou perfil I.
Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a conexão entre o elemento de ligação (6) e a estrutura guia (2) pode ser por olhal, cola, solda, ou qualquer outra ligação que suporte os esforços envolvidos.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as estruturas guia (2) serem coladas ou soldadas ao duto central (3).
Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por as estruturas guia (2) são feitas de material metálico ou polimérico.
Torre de elevação híbrida (1), caracterizada por compreender pelo menos um sistema de guias como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.