BR112015017941B1 - método para abandonar ou recuperar uma tubulação durante o lançamento de dutos submarinos - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA ABANDONAR OU RECUPERAR UMA TUBULAÇÃO DURANTE O LANÇAMENTO DE DUTOS SUBMARINOS, ELEMENTO DE CABO DE PROTENSÃO E COLUNA DE ABANDONO. A invenção refere-se a um método para abandonar uma tubulação durante o lançamento de dutos submarinos a partir de uma embarcação de lançamento de tubulação (28) que compreende suspender a coluna de dutos (38) a partir de um elemento de cabo de protensão (36) de uma coluna de abandono e engatar elementos de cabo de protensão adicionais (36) a uma extremidade superior da coluna de abandono enquanto abaixa a coluna de dutos (38) em uma profundidade de transmissão. Na profundidade de transmissão, a tensão é aplicada através de um cabo (48) ao topo da coluna de dutos (38) em um ângulo agudo para o eixo geométrico de lançamento. Isso desvia a coluna de dutos (38) a partir do eixo geométrico de lançamento em alinhamento axial com o cabo (48) a fim de transferir a carga de peso da coluna de dutos (38) para o cabo (48), em que a coluna de abandono pode ser desacoplada da coluna de dutos (38). A recuperação da tubulação a partir do fundo do mar pode ser executada por processo inverso.

Description

[0001] Esta invenção refere-se a procedimentos de abandono e recuperação ou procedimentos "A&R" usados em lançamento de dutos marinhos, em que uma embarcação flutuante como uma barca é usado para lançar uma tubulação offshore.

[0002] A invenção tem vantagens particulares quando usada com equipamento de lançamento de dutos J-Lay e será descrita nesse contexto.

[0003] A técnica J-Lay é adequada para lançamento de dutos em águas profundas. A mesma envolve soldar seções de duto sucessivas uma a outra ou juntas em uma orientação vertical em uma torre J-Lay em uma embarcação de lançamento de dutos. A coluna de dutos resultante é lançada para baixo na água à medida que é formada. A coluna de dutos adota uma única dobra, à medida que se aproxima do fundo do mar para conferir um formato em J à coluna de dutos que se estende entre a embarcação e o fundo do mar, portanto, "J-Lay".

[0004] J-Lay é necessário em águas profundas, pois a coluna de dutos com acessórios fixados que se estendem a partir da embarcação de lançamento de dutos até o fundo do mar é extremamente pesada, a qual pesa tipicamente centenas de toneladas. Para evitar a flambagem, a coluna de dutos deve suportar esse peso em tensão, suspensa a partir de um dispositivo de retenção na torre J-Lay.

[0005] Um exemplo de uma embarcação de lançamento de dutos J-Lay é a barca Seven Polaris Derrick Lay do requerente. A operação de Seven Polaris durante o lançamento de dutos será delineada agora com referência às Figuras 1 e 2 dos desenhos. Deve-se observar que esse exemplo é fornecido simplesmente para colocar a invenção em contexto e, portanto, não limita o escopo da invenção. Nesses dese- nhos:

[0006] A Figura 1 é uma vista lateral de uma torre J-Lay em uma barca e

[0007] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um braço eretor que carrega uma junta dupla na torre da Figura 1.

[0008] Referindo-se às Figuras 1 e 2, a torre J-Lay 10 da barca 12 é equipada com juntas duplas 14 de duto produzidas onshore que são armazenadas horizontalmente no convés 16. Conforme necessário, as juntas duplas 14 são erguidas sucessivamente na orientação horizontal a partir do convés 16 até um nível de entrada de torre 18 com uso de um sistema elevador de duto 20 mais bem mostrado na Figura 2. Aqui, uma junta dupla 14 é carregada em um braço eretor pivotante 22 que suspende a junta dupla 14 em uma orientação vertical e passa sobre um sistema de manuseio de torre que compreende um aparelho de tensionamento que inclui uma braçadeira de deslocamento 24. Em seguida, a junta dupla 14 é abaixada e alinhada com a extremidade de tubulação retida em uma bronzina de suporte em uma estação de trabalho 26 na torre 10.

[0009] A junta dupla 14 é soldada à extremidade de tubulação na estação de trabalho 26 antes da carga da coluna de dutos ser transferida da bronzina de suporte para a braçadeira de deslocamento 24 próxima ao topo da torre J-Lay 10. Em seguida, a coluna de dutos finalizada é abaixada até a bronzina de suporte para a adição da próxima junta dupla 14. A braçadeira de deslocamento 24 e a bronzina de suporte se alternam para segurar a extremidade de tubulação, interagindo de uma maneira chamada de "mão em mão" (hand-over-hand).

[0010] O abandono e a recuperação se referem, respectivamente, aos procedimentos de depositar uma extremidade de tubulação no fundo do mar e posteriormente resgatar a extremidade de tubulação do fundo do mar.

[0011] Esses procedimentos são necessários durante o começo e término do lançamento de dutos normais. Os mesmos também são necessários sempre que houver a necessidade de interromper e retomar o lançamento de dutos. Por exemplo, a embarcação de lançamento de dutos pode sofrer uma avaria crítica. Mais geralmente, o lançamento de dutos é interrompido devido às condições do tempo deterio- rantes, as quais podem tensionar a tubulação e reduzir sua vida útil à fadiga, à medida que a embarcação de lançamento de dutos gira e arfa em um mar bravo ou caso a mesma tenha dificuldade para permanecer na posição devido a ventos e correntes. Nesses casos, poderá haver a necessidade da embarcação de lançamento de dutos abandonar a extremidade de tubulação e deixar a área de trabalho. Quando o problema que causou abandono cessar, a embarcação retornará posteriormente para recuperar a extremidade de tubulação e retomar o lançamento de dutos.

[0012] O abandono envolve fixar uma tampa na extremidade de tubulação, a qual pode ser uma terminação ou um PLET de extremidade de tubulação. Uma manilha é fixada a um gancho no PLET para prender uma corda metálica que corre através de um guincho na embarcação de lançamento de dutos e a tensão é transferida da braçadeira de deslocamento da torre J-Lay para o guincho. Em seguida, o guincho abaixa o PLET no mar até a tubulação e o PLET repousarem no fundo do mar. Então, a corda metálica é desafixada do gancho do PLET, por exemplo, com uso de uma articulação controlada remota-mente ou um ROV e é retraída pela embarcação para armazenamento.

[0013] Uma boia de recuperação é fixada ao PLET durante o abandono, permitindo que o PLET e a extremidade de tubulação sejam localizados e recuperados durante um procedimento de recuperação subsequente. Em essência, o procedimento de recuperação é o inverso do procedimento de abandono, à medida que a corda metálica é reafixada ao PLET, com uso tipicamente de um ROV, e o PLET com a extremidade de tubulação fixada é guinchado de volta até a embarcação de lançamento de dutos para que o lançamento de dutos seja retomado.

[0014] Pode ser possível em algumas situações que a embarcação de lançamento de dutos permaneça na estação acima da tubulação de abandono, por exemplo, enquanto um período de mau tempo é superado. Nesse caso, a corda metálica pode ser mantida fixada ao PLET que repousa no fundo do mar até que o mau tempo cesse. Isso facilita o procedimento de recuperação consideravelmente.

[0015] Geralmente, os guinchos de tração (cabestrante) são usados em procedimentos A&R para manusear a característica de altas tensões de topo de lançamento de dutos de águas profundas. Esses guinchos exigem um comprimento contínuo de corda metálica, geralmente de aço. Essa corda metálica deve ter diâmetro grande para suportar o grande peso da coluna de dutos que se estende acima do fundo do mar, à medida que a extremidade de tubulação se aproxima da superfície. Obviamente, a corda metálica também deve ser muito longa: geralmente vários mil metros de comprimento. Consequentemente, a própria corda metálica pode ter peso superior a 300 toneladas e ocupar um grande espaço na embarcação quando não está em uso.

[0016] Até recentemente, não foi possível fabricar comprimentos contínuos de corda metálica com o diâmetro necessário. De fato, as cordas metálicas A&R continuam sendo um item dispendioso. Também são susceptíveis a danos, em particular, no ambiente marinho corrosivo e, por conseguinte, têm uma vida útil limitada. Caso seja danificada, pode ser necessário que toda a corda metálica seja reduzida ou rejeitada, portanto, é aconselhável que a embarcação de lançamen- to de dutos carregue uma corda metálica sobressalente, contudo, é evidente que isso dobra os problemas relacionados ao alto custo e ao espaço de armazenamento.

[0017] Foi proposto o uso de comprimentos únicos completos de aço sintético com guinchos de tração para finalidades A&R, mas essa tecnologia ainda não foi completamente comprovada. Observou-se também que qualquer dano em qualquer parte de um aço contínuo pode conduzir à redução ou rejeição de todo o aço, como uma corda metálica.

[0018] É evidente que uma coluna de dutos pesada também exige um guincho grande, forte e, consequentemente, dispendioso. As reservas de exploração de óleo e gás em águas sempre mais profundas e o uso de dutos intrinsecamente mais pesados como sistemas duto em duto (PiP) poderiam envolver uma tensão de topo tanto quanto 1400 toneladas, a título de exemplo. A mesma está significativamente acima da carga que pode ser manuseada por sistemas de A&R J-Lay convencionais, posto que excede consideravelmente a capacidade de um guincho de A&R típico. Infelizmente, as limitações relacionadas ao custo e ao espaço de embarcação têm efeito sobre a elevação de um guincho A&R de acordo com a carga mais alta.

[0019] Múltiplos sistemas de guincho e corda metálica foram propostos na tentativa de evitar esses problemas. Um exemplo é revelado no documento n2 US 7507755 para Subsea 7. O mesmo reconhece que as operações de A&R nem sempre ocorrem em profundidade extrema e que aquelas operações podem ser manuseadas de modo mais conveniente, onde for possível, com uma corda metálica e o guincho com menor capacidade do que com uma corda metálica e o guincho com maior capacidade. Consequentemente, as embarcações de lançamento de dutos são equipadas muitas vezes tanto com cordas metálicas e guinchos com capacidades maiores como com cordas me- tálicas e guinchos com capacidades menores.

[0020] Essas cordas metálicas e guinchos classificados de forma diferente podem ser usados em conjunto ou sucessivamente. Por exemplo, quando uma tubulação é abandonada, a corda metálica e o guincho com maior capacidade podem ser usados para abaixar a extremidade de tubulação até uma profundidade intermediária, em que a tensão de topo se reduz até uma extensão na qual a carga pode ser transferida para a corda metálica com menor capacidade e para o guincho com menor capacidade. Em seguida, a corda metálica com maior capacidade pode ser desconectada da extremidade de tubulação e retraída para a embarcação de lançamento de dutos. Então, a corda metálica e o guincho com menor capacidade assumem o comando para abaixar a extremidade de tubulação pelo resto do caminho até o fundo do mar. Isso significa que um comprimento mais curto de corda metálica com diâmetro maior é exigido no tambor do guincho com maior capacidade, o que reduz os requisitos de espaço e, potencialmente, o custo também. No entanto, cada corda metálica permanece vulnerável a danos e suas peças sobressalentes são mantidas a bordo para ambas as cordas metálicas, a embarcação de lançamento de dutos deve acomodar quatro cordas metálicas e não apenas duas. Isso consome espaço e reduz qualquer vantagem relacionada ao custo.

[0021] Foi proposto também na técnica anterior a execução do abandono e da recuperação por meio de adição ou remoção de elementos de uma extremidade de uma coluna de dutos com uso do mesmo lançamento de duto e do aparelho de tensionamento que é usado para lançar a tubulação. Para permitir que isso ocorra, os elementos podem ter praticamente as mesmas dimensões gerais em termos de comprimento e diâmetro que os comprimentos ordinários de duto que compensam a tubulação.

[0022] Por exemplo, o documento n2 US 2003/099515 para Sai- pem propõe a redução da tensão de topo de uma linha submarina que é lançada pela embarcação, sendo que essa linha submarina é definida como tubulação lançada no fundo do mar junto com qualquer tubulação ou outros membros de alongamento que se estendem para cima a partir da tubulação. A tensão é reduzida conectando-se um ou mais membros de alongamento à extremidade da tubulação e abaixando os membros de alongamento no mar. Esses membros de alongamento são mais leves, comprimento por comprimento, quando submersos em água, do que o peso na água da tubulação à qual são conectados. Consequentemente, o efeito é reduzir o peso aparente de toda a linha submarina.

[0023] O documento n2 WO 2005/005874 para Stolt Offshore propõe o uso de tubos rígidos como seções de perfuração de duto para abaixar e levantar uma tubulação durante o abandono e a recuperação, em que os tubos são manuseados e conectados por um sistema J-Lay. As seções tubulares sucessivas podem ser aparafusadas uma a outra por roscas em cooperação.

[0024] O documento n2 WO 2011/083340 para Subsea 7 propõe o uso de seções de eslinga de alongamento que têm capacidade para cooperar como seções de eslinga a fim de formar uma eslinga para uso no abandono ou na recuperação de uma tubulação. Cada seção de eslinga compreende formações complementares de conector em extremidades opostas, de modo que cada formação de conector possa cooperar com uma formação complementar de conector de uma seção de eslinga adjacente. Cada seção de eslinga compreende também um elemento de eslinga de mancai de rolamento de tensão que se estende entre as extremidades e uma luva ao redor do elemento de eslinga que proporciona rigidez para a seção de eslinga e protensão para o elemento de eslinga.

[0025] O documento n2 GB 2488767 para Technip descreve outra forma para abandonar uma tubulação, nesse caso, com uso de um duto flexível contínuo como uma eslinga. O duto flexível é uma solução dispendiosa e, como um carretel de armazenamento é necessário, o duto flexível pode ser difícil de armazenar em uma embarcação que é configurada para lançar o duto rígido. Adicionalmente, o comprimento de um duto flexível torna difícil o controle e seu comprimento não pode ser facilmente modificado: apenas pode ser diminuído.

[0026] Também, o duto flexível tende a ser frágil: sua estrutura e, em particular, sua camada de tensão importante têm modos de falhas como destravamento ou desabandono. O revestimento externo do duto também é frágil e precisa ser manuseado com cuidado. Como uma corda metálica, a falha de parte do duto pode condenar todo o duto. Há também uma tendência à torcedura devido às camadas de blindagem com torção desbalanceada.

[0027] O documento n2 WO 2012/168702 para Flexlife revela um protetor contra danos de contato para um alimentador marinho flexível. O protetor é feito de elementos de luva conectados um ao outro a fim de formar uma luva. Cada elemento de luva tem uma seção macho em uma extremidade e uma seção fêmea na outra extremidade, de modo que a seção macho de um elemento de luva seja recebida dentro de uma seção fêmea do próximo elemento de luva e assim por diante. No entanto, os elementos de luva não são adequados para uso como seções de eslinga para abandono ou recuperação.

[0028] E contra esses antecedentes que a presente invenção foi desenvolvida.

[0029] Em um sentido, a invenção consiste em métodos de abandono e recuperação durante o lançamento de dutos submarinos com uso de uma embarcação de lançamento de tubulação.

[0030] Um método para abandonar uma tubulação de acordo com a invenção compreende: acoplar o topo de uma coluna de dutos direta ou indiretamente a um elemento de cabo de protensão inferior de uma coluna de abandono; suspender a coluna de dutos a partir do elemento de cabo de protensão inferior; engatar de forma destacável os elementos de cabo de protensão adicionais em sucessão a uma extremidade superior da coluna de abandono enquanto a coluna de dutos é abaixada no mar, de modo que a coluna de dutos e a coluna de abandono estejam em alinhamento ponta a ponta sob tensão ao longo de um eixo geométrico de lançamento sob a carga de peso da coluna de dutos; abaixar o topo da coluna de dutos até uma profundidade de transmissão; na profundidade de transmissão, aplicar força de tensão através de uma corda metálica da embarcação ao topo da coluna de dutos, em que a corda metálica está em um ângulo agudo para o eixo geométrico de lançamento; mediante aplicação de força de tensão através da corda metálica, desviar a coluna de dutos a partir do eixo geométrico de lançamento em direção ao alinhamento axial ponta a ponta com a corda metálica para transferir a carga de peso da coluna de dutos para a corda metálica e desacoplar a coluna de abandono da coluna de dutos.

[0031] Convenientemente, a corda metálica é fixada ao topo da coluna de dutos na superfície e é abaixada com a coluna de dutos até a profundidade de transmissão.

[0032] É preferencial que a coluna de abandono aguente substancialmente toda a carga de peso da coluna de dutos durante a ação de abaixar até a profundidade de transmissão.

[0033] Um elemento de ligação pode ser acoplado ao topo da coluna de dutos, em cujo caso a coluna de dutos pode ser suspensa a partir de um elemento de cabo de protensão inferior da coluna de abandono através do elemento de ligação. Isso permite que a coluna de dutos, o elemento de ligação e a coluna de abandono repousem em alinhamento ponta a ponta sob tensão ao longo do eixo geométrico de lançamento sob a carga de peso da coluna de dutos. Em seguida, o movimento angular do elemento de ligação em relação à coluna de abandono e à coluna de dutos pode ser acomodado mediante deflexão da coluna de dutos a partir do eixo geométrico de lançamento em direção ao alinhamento com a corda metálica. Por exemplo, o elemento de ligação pode se mover angularmente em relação à coluna de abandono e à coluna de dutos que pivota sobre acoplamentos superior e inferior do elemento de ligação ou mediante flexão.

[0034] O método de abandono da invenção é procedido adequadamente pelo levantamento e pela desmontagem da coluna de abandono que remove elementos de cabo de protensão em sucessão a partir do topo da coluna de abandono na embarcação de lançamento de tubulação.

[0035] Dentro do conceito inventivo, um método correspondente de recuperação de uma tubulação de acordo com a invenção compreende: usar uma corda metálica a partir da embarcação para levantar o topo da coluna de dutos até uma profundidade de transmissão enquanto a corda metálica e a coluna de dutos estão em alinhamento ponta a ponta em um içamento de eixo geométrico; engatar de forma destacável os elementos de cabo de protensão em sucessão para que uma extremidade superior de uma coluna de recuperação desses elementos abaixe a coluna de recuperação até a profundidade de transmissão; na profundidade de transmissão, acoplar a coluna de recuperação ao topo da coluna de dutos; aplicar força de tensão através da coluna de recuperação em um ângulo agudo para o içamento de eixo geométrico a fim de desviar a coluna de dutos a partir do içamento de eixo geométrico em direção ao alinhamento axial ponta a ponta com a coluna de recuperação para transferir a carga de peso da coluna de dutos para a coluna de recuperação e içar a coluna de dutos a partir da profundidade de transmissão em direção à superfície levantando-se a coluna de recuperação enquanto os elementos de cabo de protensão são desmontados a partir da coluna de recuperação.

[0036] No contexto da recuperação, é conveniente que a corda metálica seja levantada com a coluna de dutos a partir da profundidade de transmissão e seja desafixada do topo da coluna de dutos na superfície. Novamente, a coluna de recuperação suporta adequada e substancialmente toda a carga de peso da coluna de dutos durante o içamento a partir da profundidade de transmissão.

[0037] Um elemento de ligação pode ser fixado ao topo da coluna de dutos a fim de acomodar a deflexão da coluna de dutos a partir do içamento de eixo geométrico em direção ao alinhamento com a coluna de recuperação por movimento angular do elemento de ligação em relação à coluna de recuperação e à coluna de dutos. A coluna de dutos pode ser suspensa a partir de um elemento de cabo de protensão inferior da coluna de recuperação através do elemento de ligação, de modo que a coluna de dutos, o elemento de ligação e a coluna de recuperação estejam em alinhamento axial ponta a ponta sob tensão sob a carga de peso da coluna de dutos. Novamente, o elemento de ligação pode pivotar sobre os acoplamentos superior e inferior para alcançar o alinhamento ou pode flexionar.

[0038] O uso de elementos de cabo de protensão em uma coluna de abandono ou coluna de recuperação descontínua de acordo com a invenção é vantajoso por várias razões. Por exemplo, os elementos individuais são fáceis de manusear e armazenar a bordo de uma embarcação de lançamento de dutos, os quais podem ser armazenados horizontalmente em cremalheiras que são fornecidas normalmente em uma embarcação de lançamento de dutos configurada para lançar duto rígido. Os elementos de cabo de protensão não causam torcedura e são menos frágeis do que o duto flexível, com modos de falhas mais previsíveis, mesmo se um dos elementos for danificado, o mesmo pode ser trocado sem descartar os outros elementos. Também, o comprimento da coluna pode ser facilmente ajustado adicionando ou subtraindo elementos de cabo de protensão da coluna.

[0039] O conteúdo inventivo também consiste em um elemento de cabo de protensão que pode cooperar com outros elementos de cabo de protensão a fim de formar uma coluna de abandono ou coluna de recuperação, em que o elemento de cabo de protensão é alongado para definir extremidades opostas e compreende: formações complementares de conector em extremidades respectivas, em que cada formação de conector tem capacidade para cooperar, em uso quando uma coluna é formada, com uma formação complementar de conector de um elemento de cabo de protensão adjacente na coluna; um membro de suporte de carga de tensão que se estende entre as formações de conector e pelo menos uma luva montada de maneira removível ao redor do membro de suporte de carga, em que a luva está disposta de modo a ser manuseada por aparelho de manuseio de junta de duto associado a uma torre J-Lay de uma embarcação de lançamento de tubulação.

[0040] A luva pode ser composta por seções de luva de corte transversal com parte geralmente circular que podem ser montadas conjuntamente ao redor do membro de suporte de carga.

[0041] O membro de suporte de carga se estende preferencialmente ao longo de um eixo geométrico longitudinal central do elemento de cabo de protensão. Por exemplo, a luva pode ser coaxial com o membro de suporte de carga no corte transversal. No entanto, o membro de suporte de carga pode ter uma formação de ancoragem externa formada para se engatar a uma braçadeira de ancoragem de uma embarcação de lançamento de tubulação, essa formação pode ser deslocada axialmente em relação à luva.

[0042] O membro de suporte de carga é formado adequadamente para definir pelo menos um ombro que localiza a luva axialmente em relação ao membro de suporte de carga. Por exemplo, o ombro pode ser definido por uma extremidade de uma reentrância no membro de suporte de carga que acomoda a luva.

[0043] Um conceito inventivo comum se estende a uma coluna de abandono ou coluna de recuperação que compreende uma pluralidade de elementos de cabo de protensão da invenção. O conceito inventivo também adota um método para abandonar ou recuperar uma tubulação durante o lançamento de dutos submarinos que compreende montar uma coluna de abandono ou coluna de recuperação a partir de uma pluralidade de elementos de cabo de protensão da invenção.

[0044] A referência já foi feita às Figuras 1 e 2 dos desenhos anexos para colocar a invenção no contexto. Para que a invenção possa ser mais prontamente compreendida, a referência será feita agora, a título de exemplo, aos desenhos restantes, nos quais:

[0045] As Figuras 3 a 7 são vistas laterais de uma embarcação de lançamento de tubulação que mostram etapas envolvidas em um procedimento de abandono, de acordo com a invenção;

[0046] A Figura 8 é uma vista lateral de uma cabeça de abandono, um ilhó e uma conexão A&R em uma parte inferior de um elemento de cabo de protensão, de acordo com a invenção, incluindo uma vista em perspectiva ampliada embutida de um detalhe acoplado ao topo;

[0047] A Figura 9 é uma vista lateral de um elemento de cabo de protensão, de acordo com a invenção;

[0048] A Figura 10 é uma vista lateral fragmentada do elemento de cabo de protensão mostrado na Figura 9;

[0049] A Figura 11 é uma vista em perspectiva de uma luva de agarre que forma parte do elemento de cabo de protensão mostrado nas Figuras 9 e 10;

[0050] A Figura 12 é uma vista em perspectiva de uma peça curta de luva de duto que forma parte do elemento de cabo de protensão mostrado nas Figuras 9 e 10;

[0051] A Figura 13 é uma vista lateral de uma ponta de conector macho que forma parte do elemento de cabo de protensão mostrado nas Figuras 9 e 10; e

[0052] A Figura 14 é uma vista lateral na seção longitudinal central de um conector fêmea de um elemento de cabo de protensão, conforme mostrado nas Figuras 9 e 10, engatado a um conector macho de um elemento de cabo de protensão semelhante conectado em sucessão axial.

[0053] As Figuras 3 a 7 mostram uma embarcação 28 durante um procedimento de abandono. Nesse exemplo, a embarcação 28 é o lançador de tubulação/embarcação Seven Borealis de içamento pesado do requerente. A Seven Borealis é provida de um sistema J-Lay de tensão de topo que inclui uma torre J-Lay 30 que pode suspender até 15° de cada lado na vertical; a torre J-Lay 30 é mostrada nas Figuras 3 a 6 inclinadas, consequentemente. A Seven Borealis também tem instalações S-lay, incluindo um guincho de tração 32 com classificação de 600 toneladas montado em seu convés 34 vários metros da torre J-Lay 30.

[0054] Os elementos de cabo de protensão alongados 36, os quais serão descritos posteriormente com referência às Figuras 8 a 14 dos desenhos, são armazenados horizontalmente no convés 34 junto com juntas duplas de duto produzidas on shore.

[0055] Durante uma operação de lançamento de dutos J-Lay, conforme já descrito com referência às Figuras 1 e 2 dos desenhos, as juntas duplas de duto são erguidas sucessivamente a partir do convés 34 e levantadas na torre J-Lay 30 de modo a serem alinhadas e soldadas à extremidade de tubulação sustentada na base da torre 30. A co- luna de dutos resultante 38 é mostrada nas Figuras 3 a 7 no processo de abandono.

[0056] A Figura 3 mostra um estágio precoce do procedimento de abandono. Aqui, um elemento de cabo de protensão 36 foi erguido a partir do convés 34 de modo a ser sustentado por um tensionador 40 na torre J-Lay 30. Um ilhó sintético flexível 42 de aço de plástico foi acoplado por um acoplamento de fundo 44 à extremidade de topo da coluna de dutos 38 e por um acoplamento de topo 46 à extremidade de fundo do elemento de cabo de protensão 36. O ilhó 42 está sob tensão neste momento para transmitir a carga de peso completa da coluna de dutos 38 para o elemento de cabo de protensão 36 através dos acoplamentos 44, 46. Consequentemente, o elemento de cabo de protensão 36, o ilhó 42 e a parte superior da coluna de dutos 38 estão em alinhamento axial nesse estágio.

[0057] Uma corda metálica A&R 48 se estende a partir do guincho 32 sobre o lado da embarcação 28 para unir o ilhó 42 em sua extremidade de fundo no acoplamento de fundo 44 ou adjacente ao mesmo. A disposição do ilhó 42, a corda metálica A&R 48 e os acoplamentos 44, 46 serão descritos em mais detalhes posteriormente com referência à Figura 8 dos desenhos.

[0058] A Figura 4 mostra o procedimento de abandono a caminho, com um elemento de cabo de protensão adicional 36 que foi erguido a partir do convés 34 até a torre J-Lay 30 para ser conectado de modo longitudinal ao topo do primeiro elemento de cabo de protensão mais baixo 36 já acoplado ao ilhó 42.

[0059] Isso inicia a criação de uma coluna de abandono que compreende uma pluralidade de elementos de cabo de protensão 36 conectados sucessivamente ponta a ponta, de modo que a coluna de abandono se estenda com a adição de cada elemento de cabo de protensão sucessivo 36 ao topo. A coluna de abandono pode ser considerada uma coluna de tensão composta por elementos de tensão. Os elementos de cabo de protensão 36 da coluna de abandono são manuseados e lançados pelo equipamento de lançamento de tubulação da torre J-Lay 30 praticamente da mesma forma que as juntas de duto compostas pela coluna de dutos 38.

[0060] Dessa maneira, a extremidade de topo da coluna de dutos 38 é abaixada mais profundamente no mar com a adição de cada elemento de cabo de protensão sucessivo 36 até a coluna de abandono. Portanto, o peso da coluna de dutos 38 suspensa na coluna de água entre a extremidade de topo e o fundo do mar reduz progressivamente. O elemento de cabo de protensão 36, o ilhó 42 e a parte superior da coluna de dutos 38 permanecem em alinhamento axial nesse estágio.

[0061] A corda metálica A&R 48 é despendida do guincho 32 e se pendura como uma catenária, conforme mostrado nas Figuras 3 e 4, até a extremidade de topo da coluna de dutos 38 alcançar uma profundidade de transmissão adequada abaixo da superfície submarina, mas ainda permanece significativamente acima do fundo do mar. Em um exemplo, essa profundidade pode estar na região de 280 m, embora dependa da profundidade da água total e das características da tubulação. Aqui, o peso da coluna de dutos 38 que se sustenta na coluna de água foi reduzido o suficiente para que o guincho 32 suportasse essa carga de peso através da corda metálica A&R 48.

[0062] Quando a extremidade de topo da coluna de dutos 38 alcançar a profundidade de transmissão, a corda metálica A&R 48 será esticada tanto ao ser enrolado no tambor do guincho 32 como pelo movimento continuado para baixo da coluna de dutos 38 enquanto o tambor do guincho 32 permanece estacionário.

[0063] Inicialmente, na ação de esticar, a corda metálica A&R 48 adota um ângulo agudo em relação ao eixo geométrico comum do elemento de cabo de protensão 36, do ilhó 42 e da parte superior da coluna de dutos 38, conforme mostrado na Figura 5. A Figura 6 mostra a próxima etapa, na qual o guincho 32 puxa a corda metálica A&R 48 para puxar a coluna de dutos 38 em direção ao alinhamento axial com a corda metálica A&R 48.

[0064] Será evidente a partir de uma comparação entre as Figuras 5 e 6 que o ilhó 42 serve como uma ligação articulada entre a coluna de abandono e a coluna de dutos 38 para facilitar esse movimento angular lateral da tubulação 38. Isso evita a dobradura da coluna de abandono, cujos elementos de cabo de protensão 36 são substancialmente rígidos e são conectados de modo inflexível. Possibilita-se a função de articulação do ilhó 42 por sua capacidade para pivotar sobre os acoplamentos de topo e fundo e/ou por sua flexibilidade intrínseca.

[0065] Quando a coluna de dutos 38 e a corda metálica A&R 48 estão substancialmente em alinhamento axial, a trajetória da carga se estende da coluna de dutos 38 diretamente na corda metálica A&R 48, transferindo, assim, a carga da coluna de dutos 38 da coluna de abandono para a corda metálica A&R 48. Por conseguinte, é possível de- sacoplar o acoplamento de fundo 44 por atuação remota ou por um ROV, caso a profundidade de transmissão seja profunda demais para que a intervenção por mergulhadores seja prática, a fim de desafixar o ilhó 42 da tubulação 38.

[0066] Uma vez desafixado o ilhó 42 da tubulação 38, conforme mostrado na Figura 7, o processo J-Lay é invertido para puxar a coluna de abandono com o ilhó 42 suspenso a partir do fundo do elemento de cabo de protensão mais baixo 36. A torre J-Lay 30 é mostrada aqui de volta para a vertical. À medida que a coluna de abandono é puxada, os elementos de cabo de protensão 36 são desafixados sucessivamente do topo da coluna de abandono na torre J-Lay 30 e abaixados novamente no convés 34 da embarcação 28 para armazená-los a fim de reutilizá-los em um procedimento de abandono futuro.

[0067] A recuperação pode envolver um processo inverso em que a corda metálica A&R 48 suspensa a partir do guincho 32 levanta a extremidade de topo da coluna de dutos 38 para uma profundidade de transmissão para encontrar uma coluna de recuperação de elementos de cabo de protensão 36 montada por, e abaixada a partir da torre J- Lay 30. Será evidente que a coluna de recuperação é igual a uma coluna de abandono: é simplesmente usada para o propósito oposto.

[0068] Um ilhó 42 suspenso da extremidade da coluna de recuperação pode ser acoplado por um ROV ou outro meio à extremidade de topo da coluna de dutos 38. Uma coluna de recuperação pode ser levantada, em seguida, conforme descrito acima, em primeiro lugar, para transferir a carga da coluna de dutos 38 a partir da corda metálica A&R 48 para a torre J-Lay 30 através da coluna de recuperação e, em seguida, para levantar a extremidade de topo da coluna de dutos 38 de volta para uma superfície, com uma tensão de topo crescente que, eventualmente, excede a capacidade de carga do guincho 32.

[0069] A corda metálica A&R 48 pode permanecer fixada ao topo da coluna de dutos 38 até uma superfície, embora a mesma possa ser meramente suspensa de modo passivo após a carga da coluna de dutos 38 ser transferida para uma coluna de recuperação na profundidade de transmissão.

[0070] A Figura 8 mostra uma disposição exemplificativa do ilhó 42, da corda metálica A&R 48 e dos acoplamentos 44, 46 em detalhes. O ilhó 42 tem terminações em círculo em suas extremidades de topo e de fundo, de modo a definir um olhai de topo 50 e um olhai de fundo 52. O olhai de topo 50 do ilhó 42 é mostrado em uma vista de inserção ampliada na Figura 8 permanentemente fixada a uma manilha 54 na extremidade da parte inferior do elemento de cabo de protensão mais inferior 36 para definir o acoplamento de topo 46.

[0071] O olhai de fundo 52 do ilhó 42 é fixado de forma destacável a um gancho 56 na parte superior da coluna de dutos 38 para definir o acoplamento de fundo 44. Um fechamento de trinco 58 impede a liberação acidental do olhai de fundo 52 do gancho 56. A corda metálica A&R 48 é fixada ao gancho 56 por um conector liberável 60. Conec- tando-se três partes do sistema dessa forma, o gancho 56 pode ser descrito como uma 'placa delta'.

[0072] A seguir, nas Figuras 9 e 10, as mesmas mostram um dos elementos de cabo de protensão 36 de acordo com a invenção. O elemento de cabo de protensão 36 é um membro de tensão alongado que, tipicamente, tem 24 metros de comprimento embora outros comprimentos sejam possíveis. Em uma extremidade, o elemento de cabo de protensão 36 termina em um conector macho 62 mostrado externamente na Figura 12 e em detalhes em corte transversal na Figura 14. Na outra extremidade, o elemento de cabo de protensão 36 termina em um conector fêmea complementar 64, também mostrado em detalhes em corte transversal na Figura 14, para receber o conector macho 62 de um elemento de cabo de protensão idêntico 36 no enga-te em extremidade.

[0073] Os conectores macho e fêmea 62, 64 cooperam com uma rápida ação, de uma maneira mais bem observada com referência à descrição posterior da Figura 14. Os mesmos operam de uma maneira similar aos "H-4" conectores submarinos conhecidos há muitos anos na indústria de offshore e abastecido, por exemplo, pelo GE business VetcoGray.

[0074] Os conectores 62, 64 podem ser engatados rapidamente para montar uma coluna de abandono a partir de elementos de cabo de protensão sucessivos 36 e podem ser desengatados rapidamente, de modo semelhante, para desmontar uma coluna de abandono. Isso minimiza o tempo de manuseio e acelera os procedimentos de abandono e recuperação, observando-se que o tempo representa uma grande quantidade de dinheiro em operações offshore. De qualquer modo, será observado que o abandono deve ser realizado o mais rapidamente possível no caso de ocorrer/se um tempo ruim se aproximar, ao passo que uma recuperação rápida permite que uma embarcação 28 termine o lançamento de dutos o mais rapidamente possível. O resultado é economizar um tempo significativo de embarcação de trajetória crítica.

[0075] Grande parte do comprimento do elemento de cabo de protensão 36 compreende uma seção de duto plana 66 soldada ao conector fêmea 64. Inversamente, duas luvas de agarre espaçadas longitudinalmente 68 são deslocadas em direção ao conector macho 62, a saber, uma luva externa 68 que está adjunta ao conector macho 62 e uma luva interna 68 mais próxima ao centro do elemento de cabo de protensão 36. Cada luva de agarre 68 compreende semi-conchas longitudinalmente divididas 70 de corte transversal semicircular atarraxa- das conjuntamente em intervalos ao longo de seu comprimento. Tal semi-concha 70 é mostrada em isolamento na Figura 11 dos desenhos.

[0076] As luvas de agarre 68 fornecem uma área para abraçadei- ras de atrito de tensão para segurar os elementos de cabo de protensão 36 à medida que os mesmos passam através da torre J-Lay 30. As luvas de agarre 68 correspondem ao diâmetro externo da tubulação de projeto e, portanto, são específicas quanto ao projeto; sua capacidade para substituição permite que os elementos de cabo de protensão 36 sejam feitos sob medida para diferentes projetos e também sejam mantidos, à medida que as semi-conchas 70 podem ser facilmente trocadas caso ocorra/se acontecer o desgaste. Correspondendo-se ao diâmetro externo da tubulação de projeto, as luvas de agarre 68 garantem que não seja necessário um tempo inativo associado a uma troca de ferramentas para reconfigurar a torre J-Lay 30 para as operações de A&R.

[0077] A luva de agarre externa 68 que está adjunta ao conector macho 62 circunda uma ponta de conector macho 72 mostrada em isolamento na Figura 12 dos desenhos. A ponta de conector macho 72 é um componente tubular unitário através do qual uma carga axial é transmitida quando o elemento de cabo de protensão 36 está em uso. Uma extremidade da ponta de conector macho 72 é conformada para definir o conector macho 62 conforme será descrito. Uma reentrância 74 se estende para dentro ao longo da ponta de conector macho 72 para fornecer uma localização axial positiva para as duas semi- conchas 70 da luva de agarre externa 68.

[0078] A luva de agarre interna 68 circunda uma peça curta de luva de duto 76 conforme mostrado em isolamento na Figura 13 dos desenhos. A mesma também tem uma reentrância 78 que se estende ao longo de seu comprimento entre extremidades ampliadas para fornecer uma localização axial positiva para as duas semi-conchas 70 da luva de agarre externa 68. A extremidade interna ampliada da peça curta de luva de duto 76 incorpora um colar de ancoragem 80.

[0079] Finalmente, em referência à Figura 14 - e a Figura 12 também mostra - o conector macho 62 compreende uma ponta 82 de corte transversal circular que se estende ao longo do eixo geométrico longitudinal central do elemento de cabo de protensão 36. Em que a ponta 82 é envolvida por cristas circunferenciais espaçadas 84 situada em planos perpendiculares ao eixo geométrico longitudinal central.

[0080] A Figura 14 também mostra que o conector fêmea 64 tem uma reentrância situada no eixo geométrico longitudinal central do elemento de cabo de protensão 36 e que é complementar à ponta 82 do conector macho 62. Três grampos de travamento 86 com formações em crista complementares às cristas da ponta 82 são espaçados de modo equiangular ao redor de uma reentrância. Os grampos de travamento 86 são móveis radialmente em resposta ao movimento cir- cunferencial rotativo de um anel de travamento 88. O anel de travamento 88 retém os grampos de travamento 86 capturados na montagem e resiste às cargas radiais. A rotação do anel de travamento 88 em direções angulares opostas engata e desengata os grampos de travamento 86. A montagem pode ser travada através da preensão do anel de travamento 88 para resistir à rotação.

[0081] Especificamente, o anel de travamento 88 é girado ao redor do conector fêmea 64 em uma direção para interagir de uma maneira semelhante a carne com os grampos de travamento 86 para travar os acoplamentos conforme necessário. Um quarto de giro do anel de travamento 88 é suficiente para travar os conectores macho e fêmea conjuntamente 62, 64 no caminho. As ligações retráteis acoplam os grampos de travamento 86 ao anel de travamento 88 para retrair os grampos 86 a fim de liberar os conectores 62, 64 quando o anel de travamento 88 é girado na direção oposta.

[0082] Um componente de corpo 90 do conector fêmea 64 é soldado à seção de duto 66 do elemento de cabo de protensão 36. O componente de corpo 90 sustenta partes móveis inclusive os grampos de travamento 86 e colar de travamento 88 e define uma reentrância que envolve uma ponta usinada 82 do conector macho 62. Em uso, o componente de corpo 90 transmite cargas axiais a partir dos grampos de travamento 86 para o duto 66 do elemento de cabo de protensão 36.

[0083] Os anéis superior e inferior de centralização 92, 94 ensan- duicham o anel de travamento 88 para centralizar o mesmo axialmente e para sustentar seu peso. Será observado que o anel de centralização inferior 94 é externamente afunilado com uma superfície frustocô- nica para auxiliar a montagem de conector a rolar sobre os transporta- dores de duto e através de caixas de cilindro no equipamento de manuseio de duto de uma embarcação 28. Um anel de carenagem superior 96 é, de forma semelhante, mas opostamente afunilado para o mesmo propósito.

[0084] Os diversos benefícios da disposição de conector descrito acima incluem:

[0085] facilidade de engate, devido ao fato de que o conector macho simplesmente penetra no conector fêmea;

[0086] facilidade de travamento e destravamento uma vez que os conectores estão engatados;

[0087] um modelo compacto que não tem bordas afiadas ou salientes, de modo a tornar o mesmo adequado para o equipamento de disposição flexível rígido e apropriado ao mesmo;

[0088] facilmente escalável para qualquer tamanho ou formato dependendo da aplicação;

[0089] um modelo extremamente forte que pode ser facilmente escalado de modo ascendente ou descendente;

[0090] com base em um conector de bem sucedido de perfuração, designadamente, o conector H4 conhecido desde 1964; e

[0091] um custo muito inferior em relação a conectores comparáveis.

[0092] A disposição de conector exige apenas que uma pequena força seja aplicada para travar ou destravar o mesmo. Se for realizado sob a água, isso é adequado para operações de mergulho e também faz parte das capacidades de ROVs-padrão. Se necessário, no entanto, uma força exigida para operar a disposição de conector pode ser reduzida através da adição de um dispositivo de torque como um modelo de cremalheira e pinhão para tornar o conector mais apropriado para ROV.

[0093] Outra vantagem da invenção é que se um elemento de ca- bo de protensão for danificado, apenas tal elemento de cabo de protensão precisa ser descartado e substituído por outro elemento de cabo de protensão com um custo reduzido. O custo de reservas de emergência transportados a bordo da embarcação de lançamento de dutos também é reduzido.

[0094] Muitas outras variações são possíveis dentro do conceito da invenção. Por exemplo, uma coluna de abandono constituída pelos elementos de cabo de protensão da invenção pode ser usada para abandonar e recuperar uma tubulação até e a partir do fundo do mar.

[0095] As soluções da invenção podem ser facilmente escaladas para produzir toda uma série de conectores adequados para soluções alternativas. Com uma diversidade de conectores de capacidades diferentes, os conectores podem ser combinados e selecionados para reduzir de modo adequado a capacidade conforme a tensão de topo é diminuída. Por exemplo, podem ser necessários apenas quatro ou cinco conectores de alta capacidade antes que as tensões de topo e as profundidades da água sejam de tal modo que se torne possível comutar para variantes menores com uma capacidade inferior. Consideran- do-se que as tensões de topo potenciais de cerca de 1.400 toneladas já foram discutidas, o custo expressivo de guinchos A&R com tal capacidade torna o conceito da invenção de elemento de cabo de protensão uma alternativa atrativa.

Claims (11)

1. Método para abandonar uma tubulação durante o lançamento de dutos submarinos a partir de um uma embarcação (28) de lançamento de tubulação, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: acoplar o topo de uma coluna de dutos (38) direta ou indiretamente a um elemento de cabo de protensão (36) inferior de uma coluna de abandono; suspender a coluna de dutos (38) a partir do elemento de cabo de protensão (36) inferior; engatar, de forma destacável, os elementos de cabo de protensão adicionais (36) em sucessão a uma extremidade superior da coluna de abandono enquanto abaixa a coluna de dutos (38) no mar, de modo que a coluna de dutos (38) e a coluna de abandono estejam em alinhamento ponta a ponta sob tensão ao longo de um eixo geométrico de lançamento sob a carga de peso da coluna de dutos (38); abaixar o topo da coluna de dutos (38) a uma profundidade de transmissão; na profundidade de transmissão, aplicar força de tensão através de uma corda metálica (48) da embarcação ao topo da coluna de dutos (38), em que a corda metálica (48) está em um ângulo agudo com o eixo geométrico de lançamento; mediante aplicação de força de tensão através da corda metálica (48) , desviar a coluna de dutos (38) a partir do eixo geométrico de lançamento em direção ao alinhamento axial ponta a ponta com a corda metálica (48) a fim de transferir a carga de peso da coluna de dutos (38) para a corda metálica (48); e desacoplar a coluna de abandono da coluna de dutos (38).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corda metálica (48) é fixada ao topo da coluna de dutos (38) na superfície e é abaixada com a coluna de dutos (38) até a profundidade de transmissão.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a coluna de abandono suporta substancialmente toda a carga de peso da coluna de dutos (38) durante a ação de abaixar até a profundidade de transmissão.

4. Método, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que compreende: acoplar um elemento de ligação (42) ao topo da coluna de dutos (38); suspender a coluna de dutos (38) a partir de um elemento de cabo de protensão (36) inferior da coluna de abandono através do elemento de ligação (42), de modo que a coluna de dutos (38), o elemento de ligação (42) e a coluna de abandono estejam em alinhamento ponta a ponta sob tensão ao longo do eixo geométrico de lançamento sob a carga de peso da coluna de dutos (38); e acomodar a deflexão da coluna de dutos (38) a partir do eixo geométrico de lançamento em direção ao alinhamento com a corda metálica (48) mediante movimento angular do elemento de ligação (42) em relação à coluna de abandono e à coluna de dutos (38).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o elemento de ligação (42) se move angularmente em relação à coluna de abandono e à coluna de dutos (38), pelo pivota- mento sobre os acoplamentos superior e inferior do elemento de ligação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o elemento de ligação (42) se move angularmente em relação à coluna de abandono e à coluna de dutos (38) mediante flexão.

7. Método, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que é procedido por içamento e desmontagem da coluna de abandono removendo-se elementos de cabo de protensão (36) em sucessão a partir do topo da coluna de abandono na embarcação (28) de lançamento de tubulação.

8. Método para recuperar uma tubulação para lançamento de dutos submarinos a partir de uma embarcação (28) de lançamento de tubulação, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: usar uma corda metálica (48) a partir da embarcação (28) para levantar o topo da coluna de dutos (38) em uma profundidade de transmissão, enquanto o cabo (48) e a coluna de dutos (38) estão em alinhamento ponta a ponta em um eixo geométrico de içamento; engatar, de forma destacável, elementos de cabo de protensão (36) em sucessão a uma extremidade superior de uma coluna de recuperação desses elementos, para abaixar a coluna de recuperação até a profundidade de transmissão; na profundidade de transmissão, acoplar a coluna de recuperação no topo da coluna de dutos (38); aplicar a força de tensão através da coluna de recuperação em um ângulo agudo ao eixo geométrico de içamento para desviar a coluna de dutos (38) do eixo geométrico de içamento em direção ao alinhamento axial ponta a ponta com a coluna de recuperação, a fim de transferir a carga de peso da coluna de dutos (38) para a coluna de recuperação; e levantar a coluna de dutos (38) a partir da profundidade de transmissão em direção à superfície, levantando-se a coluna de recuperação enquanto os elementos de cabo de protensão (36) são desmontados da coluna de recuperação.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a corda metálica (48) é levantada com a coluna de dutos (38) a partir da profundidade de transmissão e é desafixada do topo da coluna de dutos (38) na superfície.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a coluna de recuperação suporta, substancialmente, toda a carga de peso da coluna de dutos (38) durante o iça- mento a partir da profundidade de transmissão.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende: acoplar um elemento de ligação ao topo da coluna de dutos (38); acomodar a deflexão da coluna de dutos (38) a partir do eixo geométrico de içamento em direção ao alinhamento com a coluna de recuperação, mediante movimento angular do elemento de ligação em relação à coluna de recuperação e à coluna de dutos (38); e suspender a coluna de dutos (38) a partir de um elemento de cabo de protensão (36) inferior da coluna de recuperação através do elemento de ligação (42), de modo que a coluna de dutos (38), o elemento de ligação (42) e a coluna de recuperação estejam em alinhamento axial ponta a ponta sob tensão na carga de peso da coluna de dutos (38).

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