BRPI0814574B1 - Dispositivo e processo de extração de um material situado no fundo de uma extensão de água - Google Patents

Description

(54) Título: DISPOSITIVO E PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE UM MATERIAL SITUADO NO FUNDO DE UMA EXTENSÃO DE ÁGUA (51) Int.CI.: E02F 7/00; E02F 7/10; E21B 17/20; E21B 19/22; E21C 50/00; E21C 45/00 (30) Prioridade Unionista: 18/07/2007 FR 07 56579, 24/07/2007 FR 07 56718 (73) Titular(es): TECHNIP FRANCE (72) Inventor(es): THOMAS PIERRE-ARMAND “DISPOSITIVO E PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE UM MATERIAL SITUADO NO FUNDO DE UMA EXTENSÃO DE ÁGUA”

A presente invenção se refere a um dispositivo de extração de um material situado no fundo de uma extensão de água, do tipo que compreende:

- uma instalação de superfície destinada a se estender pelo menos parcialmente acima da superfície da extensão de água;

- um conjunto de fundo que compreende meios de retirada do material no fundo da extensão de água;

- um conduto de transporte do material, que conecta um primeiro ponto situado na instalação de superfície a um segundo ponto situado no conjunto de fundo, o conduto de transporte delimitado pelo menos uma passagem de circulação do material;

pelo menos uma linha funcional flexível em substancialmente todo seu comprimento, que conecta o conjunto de fundo à instalação de superfície, a linha funcional sendo própria para transmitir uma potência elétrica ou hidráulica, uma informação ou um fluido entre a instalação de superfície e o conjunto de fundo, a instalação de superfície compreendendo pelo menos um tambor de enrolamento da ou de cada linha funcional.

Esse dispositivo se aplica por exemplo para a exploração mineira dos fundos submarinos, ou para os trabalhos de terraplenagem dos solos submarinos tendo em vista a colocação de instalações de produções de hidrocarbonetos.

E conhecido através de FR-A-2 467 283 um dispositivo do tipo precitado. Esse dispositivo compreende uma instalação de superfície levada por um navio, e um conjunto de fundo. Esse conjunto compreende uma estação de base e um veículo de extração que circula no fundo marinho e que é conectado à estação de base por uma ligação flexível designada pelo termo inglês “jumper”.

O conjunto de fundo é descido na água com o auxílio de um trem de hastes rígidas que conecta a estação de base à instalação de superfície. O trem de hastes delimita interiormente uma passagem de circulação do material retirado no fundo, para transportá-lo até a superfície.

Por outro lado, uma linha de injeção de gás no trem de hastes e linhas de transferência de potência elétrica que formam uma ligação designada pelo termo “umbilical”, são descidas no mar na direção da estação intermediária a partir do navio. Um exemplo de umbilical é descrito no pedido GB 2 395 539.

Para estender o dispositivo, é necessário montar sucessivamente cada haste do trem de hastes no navio na superfície por ocasião da descida do conjunto de fundo, e depois descer simultaneamente a linha de injeção de gás e o umbilical que compreende as linhas de potência elétrica, unindo-os em cada haste.

Depois, o navio deve dispor de um espaço de estocagem bastante extenso para a união e a estocagem dos tubos rígidos e do umbilical.

Um objetivo da invenção é obter um dispositivo de extração de um material situado no fundo de uma extensão de água que seja simples de executar e pouco volumoso.

Para isso, a invenção tem como objeto um dispositivo do tipo precitado, caracterizado pelo fato de que o conduto de transporte é flexível em substancialmente todo seu comprimento, a ou cada linha funcional sendo disposta em tomo do conduto de transporte para formar um conduto flexível, o conduto de transporte e a ou cada linha funcional sendo desdobráveis conjuntamente entre uma configuração de repouso enrolada no tambor de enrolamento e uma configuração estendida na direção do fundo da extensão de água.

O dispositivo de acordo com a invenção pode compreender uma ou várias das característica(s) seguinte(s), tomada(s) isoladamente ou de acordo com toda(s) a(s) combinação(ções) tecnicamente possível(veis):

- o conduto flexível compreende uma manta de forma anular que circunda ao conduto de transporte, a manta delimitando passagens longitudinais de recepção da ou de cada linha funcional nas quais é inserida a ou cada linha funcional;

- a instalação de superfície compreende um navio, o tambor sendo montado rotativo em uma plataforma do navio;

- o navio delimita uma borda lateral, o conduto flexível sendo estendido transversalmente na direção do exterior do navio em frente à borda lateral;

- o conduto flexível compreende uma pluralidade de segmentos unidos ponta com ponta;

- cada segmento compreende uma parte tubular e, em cada extremidade da parte tubular, um flange de conexão a um segmento adjacente, de dimensão transversal superior àquela da parte central;

- e o tambor delimita;

- uma superfície de apoio do conduto, e

- pelo menos uma canelura de recepção dos flanges de conexão de pelo menos dois segmentos adjacentes, deslocável em tomo da superfície de apoio, os ditos flanges sendo inseridos na canelura quando o conduto flexível ocupa sua configuração enrolada;

- o conjunto de fundo compreende uma base, e um veículo extrator conectado à base por uma ligação flexível que delimita uma fresta de transporte de material, a fresta desembocando na passagem de circulação e em frente aos meios de retirada;

- a instalação de superfície compreende um separador gás/líquido/sólido que delimita uma câmara de separação conectada à passagem de circulação;

- a câmara de separação compreende:

• uma saída de evacuação de um sólido separado na câmara de separação, e • uma válvula de obturação da saída de evacuação, própria para ser comandada para manter a câmara de separação a uma pressão superior à pressão atmosférica por ocasião do descarregamento de material proveniente da passagem de circulação na câmara de separação;

- o conduto flexível compreende pelo menos uma linha de injeção de gás de acionamento do material, a linha de injeção de gás desembocando na passagem de circulação à distância da instalação de superfície, a instalação de superfície compreendendo um compressor que apresenta uma entrada conectada ao separador e uma saída conectada à linha de injeção de gás;

- na configuração estendida, o conduto flexível compreende pelo menos uma unidade de injeção de líquido sob pressão na passagem de circulação, o líquido sob pressão sendo próprio para arrastar o material na direção da instalação de superfície;

- o tambor de enrolamento delimita um volume interior, a câmara de separação sendo disposta pelo menos parcialmente dentro do volume interior;

- o conjunto de fundo compreende um veículo extrator munido de meios de retirada; e

- o conjunto de fundo compreende um suporte de coleta de material, conectado ao conduto flexível, o suporte de coleta sendo destinado a ser colocado sobre o fundo para recolher o material retirado pelos meios de retirada, os meios de retirada sendo extensíveis a partir da instalação de superfície independentemente do suporte de coleta.

A invenção tem por outro lado como objeto um processo de extração de um material situado no fundo de uma extensão de água, com o auxílio de um dispositivo tal como definido acima, o processo sendo do tipo que compreende as etapas seguintes:

- posicionamento da instalação de superfície em frente a uma região do fundo na qual o material deve ser extraído, o conduto flexível estando enrolado em tomo do tambor de enrolamento em sua configuração de repouso;

- desdobramento do conduto flexível na direção de sua configuração estendida por desenrolamento para fora do tambor de enrolamento, para imergir o mesmo conjuntamente com o conjunto de fundo até que os meios de retirada atinjam a dita região do fundo;

- extração do material da dita região do fundo pelos meios de retirada e transporte do material extraído para a instalação de superfície através da passagem de circulação do conduto de transporte.

A invenção será melhor compreendida com a leitura da descrição que vai se seguir, dada unicamente a título de exemplo, e feita fazendo-se referência aos desenhos anexos, nos quais:

- a figura 1 é uma vista esquemática de lado e em perspectiva parcial de um primeiro dispositivo de extração de acordo com a invenção, com seu conduto flexível estendido;

- a figura 2 é uma vista esquemática em corte parcial de um detalhe marcada II da figura 1;

- a figura 3 é uma vista em perspectiva parcialmente explodida do conduto flexível do primeiro dispositivo de acordo com a invenção;

- a figura 4 é uma vista esquemática parcial em perspectiva de três-quartos de frente, do tambor de enrolamento do conduto flexível da figura 1, o conduto flexível estando parcialmente enrolado em tomo do tambor;

- a figura 5 é uma vista análoga à figura 4 do tambor sem o conduto;

- a figura 6 é uma vista de topo, tomada de acordo com a flecha VI da figura 4;

- a figura 7 é uma vista tomada em corta parcial de acordo com o plano vertical longitudinal VII da figura 4;

- a figura 8 é uma vista análoga à figura 2 de um segundo dispositivo de acordo com a invenção que compreende uma unidade de bombeamento por injeção de água;

- a figura 9 é uma vista análoga à figura 8 de um terceiro dispositivo de acordo com a invenção;

- a figura 10 é uma vista em corte transversal de acordo com o plano X-X da figura 9; e

- a figura 11 é uma vista análoga à figura 1 de um quarto dispositivo de acordo com a invenção.

Um dispositivo de extração 10 de acordo com a invenção é representado nas figuras 1 a 10. Esse dispositivo 10 é destinado a retirar materiais situados no fundo de uma extensão de água 12 como um mar, um oceano ou um lago.

A extensão de água 12 repousa sobre um fundo 14 delimitado por material sólido que compreende rochas e/ou sedimentos.

O dispositivo 10 tem como objetivo realizar por exemplo trabalhos de terraplenagem no fundo 14 tendo em vista a colocação de uma instalação de exploração de hidrocarbonetos, ou retirar minérios colocados no fundo 14 tendo em vista sua exploração ulterior na superfície 16 da extensão de água 12.

Como ilustrado pela figura 1, o dispositivo 10 compreende uma instalação de superfície 18 levada por um navio 20, um conjunto de fundo 22 para a retirada do material no fundo 14 da extensão de água 12, e, de acordo com a invenção, um conduto flexível 24 de tipo “feixe de produção integrado”, ou “Integrated Production Bundle” para conectar o conjunto de fundo 22 com a instalação de superfície 18.

O conjunto de fundo 22 compreende uma estação de base 26 fixada na extremidade inferior do conduto 24, um veículo escavador 28, colocado em com tato com o fundo 14 da extensão de água 12, e uma ligação flexível 30 que conecta o veículo 28 com a estação de base 26.

A estação de base 26 é destinada a ser colocada na proximidade do fundo 14, à distância desse último por ocasião da exploração de materiais. A estação de base 26 compreende equipamentos (não representados) de bombeamento e de tratamento do material retirado, como por exemplo bombas ou filtros, e meios de comando do veículo escavador 28.

O veículo escavador 28 é destinado a entrara em contato com o fundo 14 para retirar material no fundo 14. Ele compreende os meios 32 de deslocamento sobre o fundo 14 e meios 34 de retirada do material, próprios para cavar, raspar ou perfurar o material que constitui o fundo 14 e para transportá-lo até a ligação flexível 30.

O fundo da estação de base 26 é provido de um alçapão 26A (Figura 1) pivotante por meios apropriados, não representados. Esse alçapão 26A permite em sua posição de abertura evacuar os materiais bloqueados na estação de base 26. Nesse caso, o veículo escavador 28 é colocado embaixo da estação de base 26 e esses materiais caem dentro do veículo 26 onde eles são triturados.

Um exemplo de veículo escavador é descrito no pedido francês FR-A-2 467 283.

A ligação flexível 30 é às vezes designada pelo termo inglês “jumper”. Ela é formada por um tubo vazado e flexível que apresenta uma extremidade superior conectada na estação de base 26 e uma extremidade inferior conectada no veículo 28, para retirar o material proveniente dos meios de retirada 34. O tubo flexível 36 delimita interiormente uma fresta 37 de circulação do material que desemboca em frente aos meios de retirada 34 e na estação de base 26.

A flexibilidade da ligação flexível 30 é superior àquela do conduto flexível 24.

O veículo 28 é móvel em relação à estação de base 26, notadamente sobre o fundo 14, até uma distância máxima da estação de base 26 substancialmente igual ao comprimento do tubo flexível 36. Essa distância máxima está compreendida entre 10 m e 40 m e de preferência é inferior a 50 m.

Como ilustrado pelas figuras 1 e 2, o conduto flexível 24 se estende entre um primeiro ponto 38 situado em sua extremidade superior na instalação de superfície 18, e um segundo ponto 40 situado em sua extremidade inferior na estação de base 26.

De acordo com a invenção, o conduto 24 é flexível em todo seu comprimento, tomado entre os pontos 38 e 40. Assim, como será visto mais abaixo, o conduto 24 é próprio para ser enrolado em um tambor rotativo entre uma configuração desenrolada e uma configuração enrolada de modo helicoidal, na qual ele ocupa um raio de curvatura compreendido entre 12 m e 15 m e de preferência inferior a 20 m.

Como ilustrado pelas figuras 2 e 3, o conduto flexível 24 compreende um conduto central 42 de transporte do material retirado no fundo 14, a partir da estação de base 26 até a instalação de superfície 18.

O conduto 24 compreende por outro lado, em tomo do conduto

42, uma manta funcional exterior 43 que recebe linhas funcionais 44 próprias para transmitir potência elétrica ou hidráulica, informações e/ou fluidos a partir da instalação de superfície 18 até o conjunto de fundo 22, as linhas 44 sendo dispostas na manta exterior 43 em tomo do conduto de transporte 42.

O conduto 24 compreende também uma linha 46 de injeção de gás de acionamento do material dentro do conduto de transporte 42, disposta na manta 43 e uma bainha 47 de proteção exterior disposta em tomo da manta

43.

O conduto de transporte 42 é conforme geralmente à norma API 17J. Ele é flexível em todo seu comprimento. Ele compreende por exemplo, do interior para o exterior, uma carcaça metálica tubular interna 47A para a resistência à pressão, uma bainha elástica 47B de estanqueidade aos gases, uma carcaça externa 47C e dias camadas de fios de armaduras 47D para assegurar uma resistência à tração.

O conduto de transporte 42 delimita interiormente uma passagem 48 de circulação de material retirado que desemboca por um lado, no primeiro ponto 38, e por outro lado, no segundo ponto 40. O conduto de transporte 42 é montado em série com o tubo flexível 36, de modo que a fresta interior 37 desemboca na passagem 48.

A manta 43 tem uma forma geral anular. Ela é disposta exteriormente em tomo do conduto de transporte 42 e delimita interiormente passagens longitudinais 48A de recepção das linhas 44, 46 nas quais são inseridas as linhas 44, 46.

As linhas funcionais 44 compreendem por exemplo uma linha de transferência de potência elétrica que conecta eletricamente a instalação de superfície 18 ao conjunto de fundo 22 para alimentar eletricamente a estação de base 26 e o veículo 28. As linhas 44 compreendem por outro lado uma linha de transporte de informações que conecta a instalação de superfície 18 aos meios de comando na estação de base 26 para o comando do veículo 28.

O comprimento do conduto flexível 24, tomado entre o primeiro ponto 38 e o segundo ponto 40, é variável em função da profundidade na qual o fundo marinho se situa e de preferência superior a 1000 m.

No exemplo representado na figura 1, o conduto flexível 24 é formado pela união ponta com ponta de uma pluralidade de segmentos unitários 50 flexíveis de comprimento de preferência compreendido entre 300 m e 400 m.

Cada segmento 50 compreende assim uma parte central tubular 52 e em cada extremidade um flange de fixação 54 a um segmento 50 adjacente.

Como ilustrado pela figura 2, os flanges 54A, 54B de dois segmentos adjacentes 50 são fixados um contra o outro por exemplo por atarraxamento.

Os flanges 54A, 54B são salientes radialmente para o exterior em relação à parte central 52. Eles apresentam um diâmetro exterior superior ao diâmetro exterior médio da parte central 52.

Cada segmento unitário 50 delimita uma parte da passagem interior 48 e leva uma seção unitária das linhas 44 e 46 que são conectadas entre si através dos flanges de fixação 54A, 54B.

O navio 20 delimita uma plataforma 60 de sustentação da instalação de superfície 18 que se estende entre duas bordas laterais 62 do navio.

O navio 20 compreende por outro lado uma estação de trabalho 63 munida de uma pinça 64 de retenção seletiva do conduto 24 que é saliente a partir de uma borda lateral 62. O conduto 24 é introduzido verticalmente através da pinça 64 acima e em frente a uma borda lateral 62.

Como ilustrado pelas figuras 1 a 7, a instalação de superfície 18 compreende um tambor de enrolamento 68 do conduto flexível 24, meios 70 de acionamento em rotação do tambor 68, um separador 72 para o tratamento do material retirado, disposto no tambor 68, e um compressor 74 para a injeção de gás na passagem interior 48 através da linha de injeção de gás 46.

Em função do enrolamento ou do desenrolamento do conduto flexível 24 sobre o tambor 68, a estação de trabalho 63 se desloca sobre um trilho 64 disposto em um flanco do navio 20.

Como representado na figura 2, a instalação de superfície 18 compreende por outro lado meios 76 de comando e meios de alimentação elétrica 78.

Como ilustrado pelas figuras 4 e 5, o tambor de enrolamento 68 se estende de acordo comum eixo longitudinal X-X’ substancialmente horizontal do navio 20.

O tambor 68 compreende um cilindro vazado 80, que apresenta em suas extremidades esquerda e direita anéis transversais de bloqueio 82 do conduto flexível 24.

O cilindro 80 delimita uma superfície cilíndrica exterior 84 destinada a receber em apoio o conduto 24 enrolado, e um volume interior cilíndrico 86 no qual é inserido o separador 72.

Como ilustrado pela figura 5, o tambor 68 apresenta por outro lado, em pelo menos uma circunferência tomada ao longo da superfície exterior 84, dois calços 88 de sustentação de dois segmentos adjacentes 50 do conduto.

Os calços 88 são salientes em relação à superfície exterior 84 e delimitam entre si uma canelura longitudinal 90 destinada a receber os flanges 54 de fixação de dois segmentos 50 adjacentes.

Assim, quando os flanges 54 são introduzidos na canelura 90, as partes centrais 52 dos dois segmentos adjacentes repousam respectivamente sobre um dos calços 88, o que limita seu raio de curvatura na proximidade do flange 54. Os riscos de dano do conduto 24 por torção são assim limitados.

Os calços 88 são móveis conjuntamente em tomo do eixo XX’ em pelo menos uma periferia da superfície 84.

Mais geralmente, o tambor 68 poderia ser utilizado para enrolar um conduto flexível qualquer.

No exemplo representado nas figuras 1 a 7, o diâmetro do tambor 68 é compreendido entre 12 m e 15 m e em todo caso inferior a 20 m.

O tambor 68 é por outro lado munido, no volume interior 86, de rodízios de rodagem 92 que estão situados na proximidade dos anéis de extremidades 82 e que são distribuídos em tomo do eixo X-X’. Os rodízios 92 são dispostos em apoio sobre uma superfície exterior do separador, para permitir, como será visto mais abaixo, a rotação do tambor 68 em tomo do eixo X-X’ por rolamento sobre o separador 72.

Os meios 70 de acionamento em rotação do tambor compreendem, em cada extremidade do cilindro rotativo 80, uma coroa exterior dentada 94 e duas rodas de acionamento 96 motorizadas engrenadas na coroa dentada 94.

Cada coroa dentada 94 se estende a partir da superfície exterior 84 em uma periferia em tomo do eixo X-X’. Ela é solidária do cilindro 80.

As rodas 96 são montadas móveis em rotação na plataforma 60 de um lado e de outro de um plano vertical que passa pelo eixo X-X’ de rotação do cilindro. As rodas de acionamento são próprias para fazer o tambor 68 girar em tomo do eixo X-X’ em dois sentidos de rotação distintos para enrolar ou desenrolar o conduto flexível 24.

Como ilustrado pelas figuras 6 e 7, o separador 72 compreende uma cuba cilíndrica 100 disposta no volume interior 86, um tanque 102 de retenção do material separado na cuba cilíndrica 100, meios 104 de evacuação do material separado na cuba na direção do tanque de retenção 102, e meios 106 de pressurização da cuba 100.

Mais geralmente, a cuba 100 do separador 72 pode ser colocada no volume interior delimitado por um tambor de enrolamento qualquer presente no navio 20.

A cuba 100 tem uma forma geralmente cilíndrica e um diâmetro ligeiramente inferior àquele do cilindro 80 no qual ela é colocada. Ela apresenta uma parede periférica cilíndrica 108 obturada transversalmente em relação ao eixo X-X’ por uma primeira e uma segunda paredes de extremidade 110, 112.

As paredes 108, 110, 112 delimitam interiormente uma cavidade 114 de separação do material que sobre para a superfície pelo conduto flexível 24.

A cuba 100 é montada fixa na plataforma 60 por intermédio de braços de fixação 116. Cada braço 116 é adaptado em uma parede de extremidade 110, 112 e na plataforma 60.

A parede periférica 108 tem uma forma cilíndrica de eixo XX’. Os rodízios 92 do tambor 68 rodam sobre uma superfície exterior dessa parede 108 por ocasião da rotação do tambor 68 em tomo de seu eixo X-X’.

Como ilustrado pela figura 6, a parede de extremidade esquerda 110 apresenta três canalizações 118 de conexão com o conduto flexível 24 distribuídos em tomo do eixo X-X’. Cada canalização 18 compreende uma cabeça 120 de conexão a um flange 54 de um segmento de extremidade do conduto flexível 24.

Cada canalização 118 compreende por outro lado um órgão de injeção 122 do material que provém do conduto 24 no interior da câmara 114 de separação. O órgão de injeção 122 é curvado em forma de hélice na direção da parede 108 para dirigir tangencialmente o fluxo de matéria proveniente da canalização 118 para a parede periférica 108 da cuba 100. Isso evita a deterioração dos equipamentos presentes dentro da câmara de separação 114.

No exemplo representado na figura 6, a parede esquerda 110 compreende três canalizações de conexão 118, o que permite se adaptar a diferentes posições do segmento de extremidade 50 do conduto 24, quando esse último está enrolado sobre o tambor 68.

A parede esquerda 110 compreende por outro lado uma saída superior 123 de evacuação de gás conectada com o compressor 74. O compressor 74 é assim conectado na entrada, com a saída de evacuação de gás 123 e na saída, com a linha de injeção de gás na passagem interior 48, como representado na Figura 2.

A parede de extremidade direita 112 compreende, em sua parte superior, uma entrada 124 de injeção de fluido pressurizado, e em sua parte inferior, uma saída 126 de evacuação de um material separado no separador, conectada ao tanque de retenção 102 por intermédio de um conduto intermediário 128.

O tanque de retenção 102 é disposto na plataforma 60. Ele é destinado a ser mantido em pressão atmosférica, para a recuperação dos materiais sólidos provenientes do separador 72.

Os meios de evacuação 104 compreendem um parafuso sem fim 130 disposto na câmara de separação 114, e uma válvula comandável de pressurização 132 disposta no conduto intermediário 128, entre a câmara 114 e o tanque de retenção 102.

O parafuso sem fim 130 é colocado em uma parte inferior da câmara 114 na proximidade de seu fundo. Ele se estende paralelamente ao eixo X-X’ e apresenta uma extremidade em frente à saída de evacuação 126.

O parafuso sem fim 130 é motorizado para permitir o transporte de um material sólido e/ou líquido para o conduto intermediário 128 quando a válvula 132 é aberta.

Uma placa 130A que forma guia é colocada acima do parafuso sem fim 130 para canalizar os sedimentos na direção do conduto intermediário 128.

A válvula 132 é comandável para ser aberta por ocasião da evacuação de materiais para fora da câmara 114 e para ser fechada para manter a câmara 114 sob pressão por ocasião da separação do material que provém do conduto 42, como será visto mais abaixo.

Os meios de pressurização 106 compreendem uma fonte de água comprimida 134 conectada na entrada 124.

O funcionamento do dispositivo de extração 10 de acordo com a invenção vai agora ser descrito.

Inicialmente, o conduto flexível 24 é montado por união ponta com ponta dos diferentes segmentos unitários 50 por intermédio de seus flanges de fixação 54.

Essa união pode ser efetuada em terra, ou diretamente sobre o navio 20. Por ocasião dessa união, as linhas 44, 46 são unidas por conexão ponta com ponta das seções de linha presentes em um segmento unitário 50. Do mesmo modo, a passagem interior 48 é contínua entre o primeiro ponto 38 e o segundo ponto 40.

Uma vez que o conduto 24 está unido, ou por ocasião de sua união, ele é enrolado sobre o tambor 68. Para isso, as rodas motorizadas 96 são ativadas para enrolar o conduto 24 de modo helicoidal em tomo da superfície exterior 84, em substancialmente todo seu comprimento.

Por ocasião da colocação no lugar sobre o tambor 68 de cada par de flanges de fixação 54 unidos, um par de calços 88 confrontantes é deslocado em tomo de uma periferia do cilindro 80 para fazer os flanges 54 penetrarem em uma canelura 90 e fazer os dois segmentos 50 adjacentes aos flanges de fixação 54 repousarem sobre os calços 88.

O conduto 24 é assim estocado de maneira simples e pouco volumosa no navio 20. Ele está por outro lado pronto para ser estendido rapidamente e com um custo menor quando uma operação de exploração de material deve ser realizada.

Para fazer isso, a instalação de superfície 18 no navio 20 é colocada em frente à região do fundo na qual material deve ser retirado. O conjunto de fundo 22 é extraído dos porões do navio 20 e a extremidade inferior do conduto flexível 24 é conectada na estação de base 26.

O conduto 24 é introduzido através da pinça de retenção seletiva 64 na borda 62 do navio.

Em seguida, o conjunto de fundo 22 é imerso sob a água sendo para isso retido na extremidade inferior 40 do conduto 24 e por um guincho auxiliar 140 montado na plataforma 60. O conjunto 22 é descido para o fundo 14 por liberação da pinça 64 e desenrolamento progressivo do conduto 24 para fora do tambor 68, e do guincho 140. Se for necessário, o desenrolamento do conduto 24 é interrompido e o conduto 24 é mantido em posição por aperto da pinça de retenção 64.

Quando o veículo escavador 28 toca o fundo 14, a estação de base 26 é mantida à distância do fundo 14. O conduto flexível 24 é então estendido substancialmente linearmente entre a pinça de retenção 64 e a estação de base 26.

Nessa configuração estendida do conduto 24, a extremidade superior do conduto 24 é fixada em uma canalização de conexão 118. A fresta 37 no interior do tubo flexível é conectada à passagem interior 48, passagem esta que desemboca na câmara de separação 114 do separador 72.

O conduto 24 é estendido acima da borda lateral 62 do navio na direção do exterior sobrepondo-se para isso a essa borda 62. Não é portanto necessário dispor de um navio 20 que compreende um poço central para estender o dispositivo de extração 10.

Do mesmo modo, as linhas funcionais 44 são conectadas aos meios de comando 76 e aos meios de alimentação elétrica 78 na instalação de superfície 18 e à estação de base 26 e ao veículo 28.

Assim, o veículo 28 e a estação de base 26 são alimentados eletricamente a partir da instalação de superfície 18 através das linhas 44 para propulsar o veículo 28 e ativar os meios de retirada 34. Do mesmo modo, o deslocamento do veículo 28 e a colocação em funcionamento dos meios de retirada 34 pelos meios de comando 76 são comandados a partir da instalação de superfície 18 através das linhas 44.

Por outro lado, a entrada do compressor 74 é conectada à saída de evacuação de gás da cuba 100 e a saída do compressor 74 é conectada na linha de injeção de gás 46.

Para dar início à exploração do material situado no fundo 14, os meios de comando 76 enviam um sinal de ativação para a estação de base 26 e para o veículo 28 para alimentar eletricamente os meios de retirada 34 e comandar o deslocamento do veículo 28 sobre o fundo 14.

Os meios de retirada 34 retiram o material situado no fundo e o levam para a entrada da fresta 37.

Os meios de bombeamento presentes na estação de base 26 começam a subida do material para a instalação 18 composto por uma mistura líquido / sólido.

Para facilitar a subida do material para a instalação de superfície 18, o compressor 74 é colocado em funcionamento. O compressor 74 injeta então gás dentro da passagem 48, por exemplo ar comprimido a cerca de 100 bars, em um ponto de injeção 142 situado entre o primeiro ponto 38 e o segundo ponto 40.

Esse ponto de injeção 142 é por exemplo situado a uma profundidade de cerca de 1000 m para permitir tomar mais leve a coluna de material que circula na passagem 48 acima do ponto de injeção 142 e arrastar assim o material para a instalação de superfície 18.

Um fluxo contínuo de material retirado se estabelece então entre os meios de retirada 34 e a câmara de separação 114 através sucessivamente da fresta 37, da passagem 48 e da canalização de conexão 118. A mistura recolhida ao nível da canalização 118 é constituída por líquido, por sólido e por gás que circulam a uma velocidade apropriada de preferência compreendida entre 15 e 20 m por segundo.

Nessa configuração, a válvula de saída 132 do separador 72 é mantida fechada, de modo que a pressão dentro da câmara de separação 114 é superior à pressão atmosférica. Essa pressão é por exemplo compreendida entre 15 e 30 bars.

A mistura líquido/sólido/gás penetra então dentro da câmara 114 onde ela é submetida a uma separação por gravidade.

O gás recolhido na parte superior da câmara 114 é reinjetado no compressor 74 através da saída 123, o que limita a perda de carga e o tamanho do compressor 74.

O material sólido se acumula no fundo da câmara 114 em tomo do parafuso sem fim 130. Quando a câmara 114 deve ser esvaziada, a válvula 132 é aberta e o parafuso sem fim 130 é ativado para evacuar pó material sólido e uma parte do líquido, através do conduto intermediário 128 até um tanque de retenção 102. Para manter uma pressão compreendida entre 15 e 30 bars dentro da câmara 114, água pressurizada é injetada através da entrada 124.

Quando a operação de extração está terminada, o conjunto de fundo 22 é levado de volta para a superfície por enrolamento do conduto 24 em tomo do tambor 689 como descrito precedentemente.

Em uma variante, o conduto flexível 24 é desprovido de linha de transferência de potência elétrica. Um umbilical que compreende linhas de potência elétrica é descido simultaneamente por ocasião da descida do conduto flexível 24 para assegurar a alimentação elétrica do veículo escavador 28.

Em uma variante não representada, a câmara de separação não é mantida sob pressão por ocasião do descarregamento do material dentro dessa última. Nesse caso, o tamanho do compressor 74 é superior e o ponto de injeção está situado mais baixo do que no primeiro dispositivo 10 de acordo com a invenção.

Em uma outra variante, o conjunto de fundo é desprovido de estação de base 26. A ligação flexível 30 é conectada diretamente no conduto flexível 24 por intermédio de uma ponteira de adaptação.

Um segundo dispositivo 210 de acordo com a invenção é representado parcialmente na figura 8. Diferentemente do primeiro dispositivo 10, o segundo dispositivo 210 compreende, na configuração estendida do conduto flexível 24, uma pluralidade de unidades 212 de injeção de um líquido sob pressão na passagem de circulação 48, para transportar o material para a instalação de superfície 18.

Cada unidade de injeção 212 é por exemplo montada entre dois flanges de fixação 54A, 54B de dois segmentos 50 adjacentes por ocasião da extensão do conduto flexível 24 para fora do tambor 68. As unidades 212 são por exemplo montadas por operadores posicionados na estação de montagem 63 e essas unidades 212 são mantidas nos flanges 54A, 54B por colares de fixação 213 respectivos.

Cada unidade de bombeamento 212 compreende assim uma luva 214 que delimita interiormente uma parte da passagem de circulação 487, uma canalização 216 de retirada de água na extensão de água 12, e de distribuição na passagem 48, e uma turbina hidráulica 218 para o bombeamento e a colocação em pressão da água injetada.

A canalização 216 delimita uma fresta geralmente transversal 230 que desemboca exteriormente na extensão de água 12 através de um ralo 222, e inclinada axialmente para cima na passagem 48.

A turbina hidráulica 218 é fixada na luva 214. No exemplo representado na figura 8, a turbina 218 é alimentada hidraulicamente através de uma perfuração 224 em uma linha funcional 44A que provém da instalação 18. A perfuração 224 desemboca na extensão de água 12 por uma evacuação 226 depois de sua passagem na turbina 218, sem ser conectada a uma parte inferior da linha 44A situada no segmento 50 sob a luva 214.

A luva 214 delimita por outro lado pelo menos uma seção 228 de uma outra linha funcional 44B destinada a alimentar uma outra unidade de bombeamento situada sob a unidade 212.

Em funcionamento, a turbina 218 é alimentada com fluido hidráulico a partir da instalação de superfície 18 via a linha 44 a e a perfuração 224. A alimentação da turbina 118 provoca a aspiração de água na fresta 230 através do ralo 222, e depois a pressurização da água aspirada na fresta 230. A água pressurizada assim obtida é injetada na passagem 48 para arrastar o material que circula dentro dessa passagem 48 para a instalação de superfície 18.

A presença de unidades de injeção 212 distribuídas ao longo do conduto flexível 24 permite suprimir a bomba na estação de base 26 e a injeção de gás de transporte na passagem 48. Isso simplifica notadamente a instalação de superfície 18 que é desprovida de compressor.

Em variante, as turbinas 218 são alimentadas eletricamente por uma linha funcional posicionada no conduto flexível ou por um umbilical exterior.

O terceiro dispositivo 250 representado nas figuras 9 e 10 difere do segundo dispositivo 210 pelo fato de que as unidades de injeção 212 são desprovidas de turbinas hidráulicas. O líquido sob pressão destinado a ser injetado na passagem de circulação 48 é estocado em um reservatório pressurizado disposto no navio 20 na instalação de superfície 18.

Cada unidade 212 compreende um distribuidor anular 252 de líquido sob pressão disposto em tomo da luva 214. O distribuidor anular 252 delimita uma cavidade periférica 254, de forma tórica em tomo do eixo do conduto 24.

A cavidade 254 é conectada ao reservatório de líquido sob pressão na superfície por intermédio da linha funcional 44A. Ela é conectada à passagem 48 por quatro orifícios de injeção radiais 256 distribuídos angularmente em tomo do eixo do conduto 24, como ilustrado pela figura 10.

Cada orifício de injeção 256 desemboca axialmente para cima na passagem 48.

Em funcionamento, a água sob pressão é levada para a cavidade 254 do distribuidor 252 a partir do reservatório da instalação de superfície 18, através da linha funcional 44A. Ela se reparte uniformemente na cavidade 254 para ser injetada por cada orifício 256.

Mais geralmente, tais unidades de bombeamento poderíam ser utilizadas em um conduto flexível de uma instalação qualquer.

Um quarto dispositivo 310 de acordo com a invenção é representado na Figura 11. Diferentemente do primeiro dispositivo 10, os meios de retirada 34 compreendem uma grua de escavação 312, extensível e acionável a partir da instalação de superfície 18 independentemente do conduto flexível 24.

O conjunto de fundo 22 compreende por outro lado meios 314 de recepção e de tratamento do material, colocado no fundo 14 da extensão de água 16 sendo para isso conectados ao conduto flexível 24.

A grua 312 compreende uma pinça 316 de retirada do material no fundo 14, e um cabo 318 de extensão da pinça 316, para descer a pinça 316 a partir do navio 20 na direção do fundo 14.

Os meios de recepção 314 compreendem um suporte de apoio 320 regulável colocado no fundo 14 e um triturador/esmagador 322 montado no suporte 320.

O suporte 320 delimita um funil 324 de recepção do material retirado pela pinça 316 aberto para cima e que desemboca em frente ao triturador/esmagador 322. O suporte 320 pode ser estendido a partir da instalação de superfície 18 na direção do fundo 14, por meios de extensão (não representados) independentes da grua 312.

O suporte 320 apresenta pés reguláveis para mantê-lo substancialmente horizontalmente e fixo no fundo 14.

O suporte 320 e o triturador/esmagador 322 são conectados em uma extremidade livre da ligação flexível 30, para conectar o tubo flexível 36 ao triturador/esmagador 322.

Para efetuar uma operação de retirada de material, os meios de recepção 314 e o conduto flexível 24 são descidos na direção do fundo 14, até que o suporte 320 esteja colocado sobre o fundo 14 sendo imobilizados no fundo 14.

A grua 312 é em seguida manobrada para levar a pinça de retirada 316 em contato com o fundo 14. A pinça 316 é então ativada para retirar material no fundo 14, e depois é deslocada em frente ao funil 324 para colocar o material retirado pela pinça 316 dentro do triturador/esmagador 322.

O material tratado no triturador/esmagador 322 é em seguida levado para a instalação de superfície 18 através do tubo flexível 36 e do conduto flexível 24, como descrito precedentemente.

Claims (2)

REIVINDICAÇÕES

1/10 ο

1. Dispositivo (10; 210; 250; 310) de extração de um material situado no fundo (14) de um extensão de água (12), do tipo que compreende:

- uma instalação de superfície (18) destinada a se estender pelo menos parcialmente acima da superfície (16) da extensão de água (12);

- um conjunto de fundo (22) que compreende meios (34) de retirada do material no fundo (14) da extensão de água (12);

- um conduto (42) de transporte do material, que conecta um primeiro ponto (38) situado na instalação de superfície (18) a um segundo ponto (40) situado no conjunto de fundo (22), o conduto de transporte (42) delimitado pelo menos uma passagem (48) de circulação do material;

- pelo menos uma linha funcional (44) flexível em substancialmente todo seu comprimento, que conecta o conjunto de fundo (22) à instalação de superfície (18), a linha funcional (44) sendo própria para transmitir uma potência elétrica ou hidráulica, uma informação ou um fluido entre a instalação de superfície (18) e o conjunto de fundo (22), a instalação de superfície (18) compreendendo pelo menos um tambor (68) de enrolamento da ou de cada linha funcional (44);

caracterizado pelo fato de que o conduto de transporte (42) é flexível em substancialmente todo seu comprimento, a ou cada linha funcional (44) sendo disposta em tomo do conduto de transporte (42) para formar um conduto flexível (24), o conduto de transporte (42) e a ou cada linha funcional (44) sendo desdobráveis conjuntamente entre uma configuração de repouso enrolada no tambor de enrolamento (68) e uma configuração estendida na direção do fundo (14) da extensão de água (12).

2. Dispositivo (10; 210; 250; 310) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conduto flexível (24) compreende uma manta (43) de forma anular que circunda ao conduto de transporte (42), a manta (43) delimitando passagens longitudinais (48A) de recepção da ou de cada linha funcional (44) nas quais é inserida a ou cada linha funcional (44).

3. Dispositivo (10; 210; 250; 310) de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a instalação de superfície (18) compreende um navio (20), o tambor (68) sendo montado rotativo em uma plataforma (60) do navio (18).

4. Dispositivo (10; 210; 250; 310) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o navio (20) delimita uma borda lateral (62), o conduto flexível (24) sendo estendido transversalmente na direção do exterior do navio (20) em frente à borda lateral (62).

5. Dispositivo (10; 210; 250; 310) de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o conduto flexível (24) compreende uma pluralidade de segmentos (50) unidos ponta com ponta.

6. Dispositivo (10; 210; 250; 310) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada segmento (50) compreende uma parte tubular (52) e, em cada extremidade da parte tubular (52), um flange (54) de conexão a um segmento adjacente, de dimensão transversal superior àquela da parte central (52), e pelo fato de que o tambor delimita;

- uma superfície de apoio (84) do conduto (24), e

- pelo menos uma canelura (90) de recepção dos flanges de conexão (54) de pelo menos dois segmentos (50) adjacentes, deslocável em tomo da superfície de apoio (84), os ditos flanges (54) sendo inseridos na canelura (90) quando o conduto flexível (24) ocupa sua configuração enrolada.

7. Dispositivo (10; 210; 250; 310) de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o conjunto de fundo (22) compreende uma base (26), e um veículo extrator (28) conectado à base (26) por uma ligação flexível (30) que delimita uma fresta (37) de transporte de material, a fresta (37) desembocando na passagem de circulação (48) e em frente aos meios de retirada (34).

8. Dispositivo (10; 210; 250; 310) de acordo com uma 5 qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a instalação de superfície (18) compreende um separador (72) gás/líquido/sólido que delimita uma câmara de separação (114) conectada à passagem de circulação (48).

9. Dispositivo (10; 210; 250; 310) de acordo com a 10 reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a câmara de separação (114) compreende:

- uma saída (126) de evacuação de um sólido separado na câmara de separação (114), e

- uma válvula (132) de obturação da saída de evacuação (126), 15 própria para ser comandada para manter a câmara de separação (114) a uma pressão superior à pressão atmosférica por ocasião do descarregamento de material proveniente da passagem de circulação (48) na câmara de separação (Π4).

10. Dispositivo (10; 310) de acordo com a reivindicação 8 ou

20 9, caracterizado pelo fato de que o conduto flexível (24) compreende pelo menos uma linha (46) de injeção de gás de acionamento do material, a linha de injeção de gás (46) desembocando na passagem de circulação (48) à distância da instalação de superfície (18), a instalação de superfície (18) compreendendo um compressor (74) que apresenta uma entrada conectada ao

25 separador (72) e uma saída conectada à linha de injeção de gás (46).

11. Dispositivo (210; 250) de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que na configuração estendida, o conduto flexível (24) compreende pelo menos uma unidade (212) de injeção de líquido sob pressão na passagem de circulação (48), o líquido sob pressão sendo próprio para arrastar o material na direção da instalação de superfície (18).

12. Dispositivo (10; 210; 250; 310) de acordo com uma qualquer das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o tambor de

5 enrolamento (68) delimita um volume interior (86), a câmara de separação (114) sendo disposta pelo menos parcialmente dentro do volume interior (86).

13. Dispositivo (10; 210; 250) de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o conjunto de fundo (22) compreende um veículo extrator (28) munido de meios de retirada

10 (34).

14. Dispositivo (310) de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o conjunto de fundo (22) compreende um suporte (320) de coleta de material, conectado ao conduto flexível (24), o suporte de coleta (320) sendo destinado a ser

15 colocado sobre o fundo (14) para recolher o material retirado pelos meios de retirada (34), os meios de retirada (34) sendo extensíveis a partir da instalação de superfície (18) independentemente do suporte de coleta (320).

15. Processo de extração de um material situado no fundo (14) de uma extensão de água (12), com o auxílio de um dispositivo (10; 210; 250;

20 310) de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, o processo sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas seguintes:

- posicionamento da instalação de superfície (18) em frente a uma região do fundo (14) na qual o material deve ser extraído, o conduto flexível (24) estando enrolado em tomo do tambor de enrolamento (68) em

25 sua configuração de repouso;

- desdobramento do conduto flexível (24) na direção de sua configuração estendida por desenrolamento para fora do tambor de enrolamento (68), para imergir o mesmo conjuntamente com o conjunto de fundo (22) até que os meios de retirada (34) atinjam a dita região do fundo (14);

- extração do material da dita região do fundo (14) pelos meios de retirada (34) e transporte do material extraído para a instalação de superfície (18) através da passagem de circulação (48) do conduto de

5 transporte (42).

2/10