Sistema e dispositivo conector para a conexão angular de dois dutos submersos

  • Número do pedido da patente:
  • PI 1002431-0 A2
  • Data do depósito:
  • 28/07/2010
  • Data da publicação:
  • 15/05/2012
Inventores:
  • Classificação:
  • F16L 1/26
    Assentamento ou recupera??o de tubos; Reparo ou montagem de tubos sobre ou embaixo d'?gua; / Reparo ou montagem dos tubos sobre ou debaixo d'?gua;
    ;
    F16L 37/00
    Acoplamento do tipo a??o r?pida;
    ;
    E21B 17/05
    Hastes ou tubos de perfura??o; Colunas de perfura??o flex?veis; Hastes quadradas ("Kellies"); Comandos; Hastes de suc??o; Revestimentos; Tubos de produ??o; / Engates; Juntas; / entre haste e broca ou entre haste e haste; / Juntas articuladas;
    ;

SISTEMA E DISPOSITIVO CONECTOR PARA A CONEXÃO ANGULAR DE DOIS DUTOS SUBMERSOS. A presente invenção está relacionada a um sistema compreendendo um dispositivo conector, que possui uma parte externa em perfil escalonado (4), e um dispositivo receptor em formato de funil (11), capazes de se conectarem mesmo quando ambos estão verticalmente desalinhados. O sistema de acordo com a presente invenção pode ainda ter uma configuração precisamente oposta, i.e, o dispositivo conector tendo o formato em funil e o dispositivo receptor tendo uma parte externa em perfil escalonado. A presente invenção também está relacionada a um dispositivo conector que possui uma parte externa possuindo movimento rotacional em relação ao eixo vertical e movimento de transíação ao longo do mesmo eixo vertical.

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Documento

“SISTEMA E DISPOSITIVO CONECTOR PARA A CONEXÃO ANGULAR DE DOIS DUTOS SUBMERSOS”

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção está relacionada a sistemas e dispositivos conectores para a conexão de dutos submersos. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a sistemas e dispositivos para conexão angular de dois dutos submersos mesmo com grande desalinhamento inicial. A presente invenção ainda está relacionada a dispositivos conectores formados por componentes móveis para a conexão de dutos submersos. DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

O uso de dutos em instalações submarinas faz-se necessário para o transporte de diversos fluidos, tais como hidrocarbonetos, entre diversas instalações e equipamentos. A conexão entre esses dutos é usualmente feita em dois planos, a saber, os planos horizontal e vertical.

Um dos maiores benefícios no uso de conexões verticais é a possibilidade de se conectar tubulações somente com o auxílio da ação da gravidade. O sistema mais comum encontrado no estado da técnica para a conexão vertical de dois dutos é o chamado sistema de conexão vertical direta (figuras 1 e 2). Como pode ser notado, ele é composto por um dispositivo conector cilíndrico 21, que é içado pelo ponto de içamento 22, e um dispositivo receptor em formato de funil 23 que serve como guia para a introdução do dispositivo conector em seu interior. O dispositivo conector é dotado de um elemento conector em seu interior que, ao ser totalmente inserido no dispositivo receptor, realiza a conexão dos dutos, usualmente através de mandris.

Apesar de possibilitar a conexão vertical entre dois dutos, esse sistema possui um grau de liberdade bastante restrito na inserção do dispositivo conector no dispositivo receptor. Em situações de grandes ângulos de desalinhamento entre os dispositivos conector e receptor, a parte inferior do dispositivo conector pode atingir uma parede interna do dispositivo receptor de tal forma que não haja jogo suficiente para girar o dispositivo conector. Dessa forma, o sistema é ineficaz em situações de grande desalinhamento. Em geral, um valor absoluto em tomo de 3o já é suficiente para impedir a utilização desse sistema.

De forma a solucionar esse problema, outros sistemas foram desenvolvidos, os quais admitem uma boa inclinação. Um exemplo é o sistema de postes guias 24 e cabos 25 ilustrado na figura 3. Esse exemplo, no entanto, assim como todos os demais sistemas, foge do conceito de conexão vertical ao usar algum tipo de auxílio externo, não aproveitando os efeitos benéficos da ação da gravidade na conexão vertical direta.

Outro problema encontrado no estado da técnica, com relação à interação entre os dispositivos conector e receptor, é que todos os componentes do dispositivo conector são fixos. Como conseqüência, a'mais leve rotação do duto preso ao dispositivo conector pode gerar danos tanto ao dispositivo conector quanto ao dispositivo receptor, quando em contato, devido ao atrito entre eles. Além disso, a ausência de um grau de liberdade no eixo vertical do dispositivo conector faz com que seja impossível a atenuação dos choques entre os referidos dispositivos.

OBJETIVOS DA PRESENTE INVENÇÃO

O objetivo da presente invenção é solucionar os problemas técnicos do estado da técnica descritos acima.

Assim sendo, um objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema capaz de realizar a conexão angular de dois dutos submersos mesmo em condições de grandes desalinhamentos entre os eixos verticais.

Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema capaz de realizar a conexão angular de dois dutos submersos mesmo em condições de grandes desalinhamentos entre os eixos verticais, que seja simples e que não precise de nenhum auxílio externo, usando somente a ação

da gravidade.

Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um dispositivo conector que elimine os possíveis danos provocados pela rotação do mesmo durante o acoplamento e que possibilite o amortecimento dos choques entre os dispositivos conector e receptor.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De forma a se alcançar os objetivos acima, é proposto um sistema compreendendo um dispositivo conector, que possui uma parte externa em perfil escalonado, e um dispositivo receptor em formato de funil. Em oposição ao formato cilíndrico reto do estado da técnica, o perfil escalonado do dispositivo conector da presente invenção leva a um maior grau de liberdade na conexão entre os dois dispositivos. Isso proporciona a inserção do dispositivo conector no dispositivo receptor, mesmo quando ambos estão verticalmente desalinhados.

Um sistema com configuração precisamente oposta é igualmente proposto. Nesse sistema, o dispositivo conector passa a ter o formato em funil, enquanto que o dispositivo receptor passa a ter uma parte externa em perfil escalonado.

Um dispositivo conector com componentes móveis é ainda proposto. Nesse dispositivo, a parte cilíndrica, ou mesmo a parte externa escalonada, é montada no dispositivo conector de forma a permitir um movimento rotacional em relação ao eixo vertical do dispositivo. Esse movimento elimina os possíveis danos de atrito quando do contato entre o dispositivo conector e o dispositivo receptor e uma rotação dos mesmos. Além disso, toda parte cilíndrica é montada de forma a permitir um deslocamento ao longo do eixo vertical do dispositivo conector. Esse deslocamento vertical permite a instalação de um componente amortecedor que irá atenuar os choques existentes quando do contato entre os dispositivos conector e receptor.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

As vantagens acima e a configuração de todos os dispositivos ficarão mais claras para os versados na técnica a partir da descrição abaixo e das figuras anexas, as quais:

-    as figuras 1 e 2 ilustram o sistema de conexão vertical direta encontrado no estado da técnica;

-    a figura 3 ilustra um sistema de conexão vertical alternativo encontrado no estado da técnica;

-    a figura 4 ilustra o dispositivo conector de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção;

-    a figura 5 ilustra uma vista em corte do dispositivo conector de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção;

-    a figura 6 ilustra os dispositivos conector e receptor desalinhados, de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção;

-    a figura 7 ilustra uma vista em corte dos dispositivos conector e receptor desalinhados, de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção; e

-    a figura 8 ilustra vistas em corte dos dispositivos conector e receptor de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, em diferentes posições durante uma conexão angular.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A figura 4 mostra o dispositivo conector conforme uma concretização preferencial da presente invenção. Ele é composto por uma parte superior e uma parte inferior, onde a parte inferior compreende uma parte externa escalonada 4. Como será visto abaixo, com relação à seqüência representada na figura 8, é precisamente essa configuração escalonada que permite o alinhamento do dispositivo conector.

De forma preferencial, o escalonamento da parte escalonada 4 é feito em um formato duplamente esférico 4a, 4b constituído por diversas aletas. No entanto, apesar de duas porções esféricas 4a, 4b serem utilizadas na concretização preferencial da presente invenção, deve ser entendido que outras configurações, como o escalonamento cônico, cilíndrico ou poliédrico, com no mínimo duas porções, podem ser utilizadas. O importante é a presença de pelo menos duas porções de diâmetros diferentes, sendo a porção superior 4a, ou seja, a porção que está em contato com um componente de ligação 3, de maior diâmetro do que a porção inferior 4b, ou seja, a porção que entra primeiramente no dispositivo receptor. Além disso, as porções podem ser maciças ou ocas, e não aletadas como o ilustrado.

Com referência à figura 5, um elemento conector 9 pode ser posicionado no interior da parte escalonada 4. Conforme descrito anteriormente, com relação ao estado da técnica, o elemento conector 9, juntamente com um elemento receptor 12, é o responsável pela conexão dos dutos. Diversas técnicas podem ser empregadas como o uso habitual de collets, dogs e clamps.

Retomando à figura 4, a parte superior do dispositivo conector pode, por sua vez, preferencialmente compreender um ponto de içamento 1 conectado a um tubo curvado 2 (comumente conhecido como pescoço de ganso), o qual é conectável a um duto em uma de suas extremidades. O ponto de içamento 1 serve como ponto de amarração para a subida ou descida do dispositivo conector. Qualquer meio de içamento, como, por exemplo, o uso de manilhas, pode ser utilizado. Diversos tipos de dutos também podem receber o dispositivo conector da presente invenção. Cita-se, em particular, dutos rígidos, flexíveis e umbilicais hidráulicos e/ou elétricos. Além disso, a configuração preferencial com o tubo curvado 2 pode ser substituída por uma configuração direta, onde o duto é diretamente conectado à parte inferior do dispositivo de conexão, ou por uma configuração onde o tubo curvado 2 é substituído por um equipamento de intervenção (lançadores/receptores de

PIG, cabeças de manuseio, etc).

Na configuração preferencial ilustrada, um componente de ligação 3 pode ainda ser previsto na parte superior do dispositivo conector. Nessa situação, o componente de ligação 3 faz a ligação entre a parte superior do dispositivo conector, composta pelo tubo curvado 2 e o ponto de içamento 1, e a parte inferior, composta pela parte externa escalonada 4. Como pode ser visto na figura 5, o componente de ligação 3 compreende, preferencialmente, um carretei 7, responsável por unir a parte superior ao elemento conector 9 através de uma vedação metal x metal, e uma camisa 8 para o ajuste diametral entre o carretei 7 e o elemento conector 9. Deve ser entendido que, desde que a vedação entre a parte superior e o elemento conector 9 seja garantida, outras configurações e meios de vedação podem ser utilizados.

As figuras 6 e 7 ilustram os dispositivos conector e receptor em uma situação desalinhada (ângulo  na figura 7). O dispositivo receptor é mais bem ilustrado na figura 7. Como pode ser visto, ele compreende uma parte em formato de funil 11 que, na configuração preferencial ilustrada, guiará o dispositivo conector até o acoplamento do elemento conector 9 com o elemento receptor 12, conectado ao outro duto 14 a ser ligado. O elemento receptor 12 pode ser qualquer dispositivo encontrado no estado da técnica, tal como um mandril. Assim como no caso do dispositivo conector, diversos tipos de dutos podem ser acoplados ao dispositivo receptor.

O processo de aproximação e conexão dos dispositivos está ilustrado na figura 8. Como pode ser observado, o dispositivo conector se aproxima desalinhadamente do dispositivo receptor. Ao encontrar uma parede interna do dispositivo receptor, a configuração escalonada do dispositivo conector faz com que ele gire em relação ao eixo vertical do dispositivo receptor e fique perfeitamente alinhado ao mesmo. Uma vez alinhados, os dois dispositivos podem entrar em posição final, onde o elemento conector 9 do dispositivo conector é conectado ao elemento receptor 12 do dispositivo

receptor.

Além de permitir o acoplamento dos dispositivos conector e receptor em situações de desalinhamento, a configuração escalonada do dispositivo conector permite um rápido e fácil desacoplamento quando, por algum motivo, origina-se uma força ascendente puxando o dispositivo conector. Dessa forma, evitam-se danos entre as paredes dos dois dispositivos.

Além da concretização preferencial descrita acima, uma configuração dos dispositivos conector e receptor exatamente oposta é igualmente aplicável. Nesse caso, a única diferença é que o dispositivo conector compreende a parte em formato de funil 11 em substituição à parte externa escalonada 4, enquanto que o dispositivo receptor compreende a parte externa escalonada 4 em substituição à parte em formato de funil 11. Todos os demais elementos podem continuar na mesma posição.

Outro dispositivo conector de acordo com a presente invenção possui uma parte inferior (correspondente à parte externa escalonada 4) móvel ao longo do eixo vertical do dispositivo conector e passível de rotação com relação ao mesmo eixo. Essa configuração é obtida pelo sistema de camisa onde a parte inferior é inserível no componente de ligação 3, como o já ilustrado na figura 4. Dessa forma, um dispositivo de amortecimento 6 pode ser inserido entre a parte inferior e o componente de ligação 3 para o amortecimento de choques resultantes do encontro do dispositivo conector com o dispositivo receptor. Adicionalmente, o movimento de rotação proporcionado à parte inferior elimina o risco de dano por atrito quando do contato entre os dispositivos conector e receptor e da leve rotação do dispositivo conector.

REIVINDICAÇÕES

1.    Sistema para a conexão angular de dois dutos submersos, compreendendo um dispositivo receptor acoplável a um duto, que possui uma parte em formato de funil (11), e um dispositivo conector acoplável ao outro duto, caracterizado pelo fato de que a parte inferior do dispositivo conector possui uma parte externa escalonada (4).

2.    Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte externa escalonada (4) compreende pelo menos duas porções (4a, 4b) de diâmetros diferentes, a(s) porção(ões) superior(es) (4a) possuindo diâmetro(s) maior(es) do que a(s) porção(ões) inferior(es) (4b).

3.    Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as pelo menos duas porções (4a, 4b) possuem perfil esférico, cônico, cilíndrico ou poliédrico.

4.    Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a parte externa escalonada (4) é maciça, oca ou aletada.

5.    Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo conector compreende um ponto de içamento (1) em sua parte superior.

6.    Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o duto é acoplável diretamente à parte inferior do dispositivo conector ou a um tubo curvado (2) provido em sua parte superior ou a um equipamento de intervenção provido em sua parte superior.

7.    Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dispositivo conector compreende um elemento conector (9) disposto no interior de sua parte inferior.

8.    Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo conector compreende um componente de ligação (3) entre suas partes superior e inferior, em vedação com o elemento conector (9).

9.    Sistema, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo receptor compreende um elemento receptor (12) em seu interior acoplável por um lado ao duto a ser ligado ao dispositivo receptor e acoplável pelo outro lado ao elemento conector (9) do dispositivo conector.