BRPI0905603A2 - método de manipular a flutuabilidade de um dispositivo - Google Patents
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Abstract
METODO DE MANIPULAR A FLUTUABILIDADE DE UM DISPOSITIVO Um método para manipular a flutuabilidade de um dispositivo, o método compreendendo: (a) adicionar um primeiro fluido a uma porção do dispositivo; (b) se o dispositivo não estiver imerso em um fluido de imersão, tal como água do mar, imergir o dispositivo em um fluido de imersão; (c) mover o dispositivo na água do mar; em que o primeiro fluido tem uma densidade mais alta do que a densidade da água do mar. O método pode ser usado para lançar e trazer de volta elementos de flutuabilidade positiva. Em modalidades alternativas, o líquido pode ser usado para compensar veículos submergiveis.
Description
"MÉTODO DE MANIPULAR A FLUTUABILIDADE DE UMDISPOSITIVO"
Esta invenção refere-se a um método e equipamento paramanipular a flutuabilidade de dispositivos subaquáticos.
Várias técnicas de flutuabilidade são conhecidas e aplicadas amovimentação ou recuperação de estruturas subaquáticas. Em geral, elascompreendem um recipiente ou bolsa com um meio de baixa densidade que éafixado ao dispositivo a ser movido. O meio de baixa densidade é maiscomumente um gás que exerce uma força de flutuabilidade sobre odispositivo, que pode ser suficiente para suspender o dispositivo ou, maiscomumente, aumentar sua capacidade de flutuabilidade a fim de mitigar seupeso e permitir que ele seja suspenso e manobrado por qualquer meioadequado, tal como um guincho ou veículo operado remotamente (ROV).
A maioria destas técnicas é limitada, devido ao fato de queelas empregam um gás, normalmente ar, para prover flutuabilidade. Emboraesta abordagem seja efetiva em águas rasas, ela é problemática paraposicionar flutuabilidade em águas profundas, porque o gás, sendocompressível, exigirá ser aplicado a uma pressão que exceda aquela dapressão hidrostática para prover flutuabilidade. Ademais, ao mover-se emdireção à superfície, o gás se expandirá rapidamente, aumentando acapacidade de flutuabilidade, e a taxa, a qual a bóia, juntamente com suacarga atrelada, sobe para a superfície se torna incontrolável.
Uma abordagem alternativa envolve a construção de elementosde flutuabilidade rígidos usando materiais sintéticos que são pesados. Eles sãoafixados à estrutura e os pesos removidos, por exemplo, por um ROV, doselementos de flutuabilidade. Esta abordagem tem a desvantagem de que umavez liberados de seus pesos, os elementos de flutuabilidade exercem umaforça ascendente repentina que pode ser difícil de controlar e que poderiacausa dano ao equipamento submarino e ao pessoal.O documento GB2427173 divulga o uso de um fluidoflutuante que pode ser bombeado para dentro e para fora do dispositivo a sersuspenso, para conferir capacidade de flutuabilidade ao dispositivo. Embora ainvenção descrita neste documento seja grandemente satisfatória, seriapreferível mais controle do dispositivo submerso.
De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, éprovido um método para manipular a flutuabilidade de um dispositivo, ométodo compreende:
(a) adicionar um primeiro fluido a uma porção do dispositivo.
(b) se o dispositivo não estiver imerso em um fluido deimersão, imergir o dispositivo em um fluido de imersão;
(c) Mover o dispositivo no fluido de imersão;em que o primeiro fluido tem uma densidade maior do que adensidade do fluido de imersão.
Tipicamente, o fluido de imersão é água, especialmente águado mar.
As etapas (a) e (b) podem ser conduzidas em uma ou outraordem.
Uma vez que o primeiro fluido tem uma densidade maior doque a densidade do fluido de imersão, ele é designado doravante como ofluido relativamente denso.
Assim, o inventor da presente invenção descobriu queadicionando um fluido relativamente denso a uma porção do dispositivo, acapacidade de flutuabilidade do mesmo pode ser mais facilmente manipulada,o que é especialmente surpreendente, porque o fluido relativamente densoreduzirá a capacidade de flutuabilidade do dispositivo. Ademais, istocontrasta acentuadamente com a abordagem usada no documento GB2427173, em que um fluido flutuante, com uma densidade menor do que a daágua, é adicionado aos dispositivos para aumentar a capacidade deflutuabilidade dos mesmos.
O dispositivo pode ser movido por qualquer distância,conforme necessário; tipicamente isto chega acima de 10 m, mais tipicamenteacima de 100 m.
O dispositivo compreende preferencialmente um elemento deflutuabilidade positiva e um recipiente. Normalmente, o fluido relativamentedenso é adicionado, em uso, ao recipiente.
O elemento de flutuabilidade positiva pode ser qualquermaterial que tenha uma densidade que seja menor do que a do fluido deimersão.
O elemento de flutuabilidade positiva pode compreender bóiasólida, gás ou um fluido flutuante.
Quando o elemento de flutuabilidade positiva compreende umlíquido, ele preferivelmente compreende um líquido de baixa densidade, talcomo metanol, óleos, suspensões de sólidos de baixa densidade em umlíquido, ou lamas de sólidos de baixa densidade em um líquido ou quaisquermisturas dos mesmos. Um líquido preferido consiste de um compreendendomicroesferas, conforme descrito no documento GB2427173, cuja divulgaçãoé incorporada neste documento por referência em sua totalidade.
Quando o elemento de flutuabilidade positiva compreende umgás, o volume de gás é preferivelmente fixado por qualquer meio adequado,tal como usando um recipiente pressurizado ou sistemas em que o recipienteseja flexível, mas que a pressão do gás possa ser alterada para manter umvolume constante.
Preferencialmente, entretanto, os elementos de flutuabilidadepositiva compreendem, mais preferencialmente consistem de, elementos deflutuabilidade positiva e estes incluem tanto materiais puros sólidos quantocompósitos sólidos, tais como espumas sintéticas.
O fluido relativamente denso pode compreender qualquer umde uma grande variedade de diferentes líquidos, preferencialmente aquelesque são inertes, e especialmente preferidos são aqueles que são soluções oususpensões de materiais que ocorrem naturalmente. Desse modo, naeventualidade de um vazamento do fluido relativamente denso ou mesmo umaexpulsão deliberada do fluido relativamente denso na água do mar, não haveráquaisquer efeitos ambientais adversos, se o fluido relativamente denso for umtipo de solução ou suspensão. Exemplos de fluidos relativamente densosadequados são cloreto de cálcio, brometo de cálcio e salmouras de formiatode potássio. Exemplos de sólidos de alta densidade incluem barita de fluidode perfuração ou hematita em um líquido. As lamas, que são uma misturainstável de um líquido e sólido, também pode ser usadas.
Preferencialmente, a densidade dos fluidos relativamentedensos é de pelo menos 1.3 kg/litro, preferencialmente pelo menos 1.5kg/litro.
O método de acordo com a invenção pode ser aplicado a umavariedade de diferentes aplicações.
Em uma primeira modalidade, o método de acordo com ainvenção pode ser usado para suspender controlavelmente elementos deflutuabilidade desde um local submarino submerso, onde eles estão presos nomomento. Desse modo, o método pode compreender: adicionar fluidorelativamente denso a um recipiente do dispositivo, o dispositivocompreendendo também um elemento de flutuabilidade positiva, tipicamenteum elemento de flutuabilidade positiva sólido. O fluido relativamente densoneutraliza a flutuabilidade positiva provida pelo elemento de flutuabilidadepositiva. De modo ideal, fluido relativamente denso suficiente é bombeadopara dentro do recipiente para equilibrar as forças, mas qualquer redução nacapacidade de flutuabilidade geral é benéfica. O dispositivo então pode serliberado do local submarino, e uma vez que ele apresente capacidade deflutuabilidade positiva (proveniente do elemento de flutuabilidade positiva) ecapacidade de flutuabilidade negativa (proveniente do fluido relativamentedenso), o movimento vertical do dispositivo pode ser controlado maisfacilmente e trazido à superfície.
Uma vantagem da primeira modalidade da invenção é que oselementos de flutuabilidade positiva convencionais podem ser usados paralançar a estrutura submarina de uma maneira convencional. Estes elementosde flutuabilidade positiva tinham até agora provavelmente que permanecer naestrutura submarina devido ao perigo envolvido na remoção deles da mesma.Desse modo, a presente invenção permite recuperação segura desteselementos de flutuabilidade positiva que podem então ser reusados.
Em uma segunda modalidade, em que uma estrutura submersaprecisa ser recuperada da água, elementos de flutuabilidade sintáticaconvencionais podem ser abaixados na água. Para mitigar oupreferencialmente substancialmente remover a força de flutuabilidadeascendente provida pelos elementos de flutuabilidade positiva ao abaixá-los, ofluido relativamente denso é adicionado a um recipiente do dispositivo em oupróximo da superfície (tipicamente a 5 m da superfície) e o dispositivo comos elementos de flutuabilidade positiva e o recipiente é abaixado até aestrutura submarina (tipicamente a uma profundidade de pelo menos 20 m,mas pode ser consideravelmente mais profundo) pelo meio convencional, talcomo um guincho. Os elementos de flutuabilidade positiva então são presos àestrutura submarina, tipicamente por meio convencional. Um ROV pode serusado para prender o elemento de flutuabilidade positiva à estruturasubmarina. O fluido relativamente denso então é bombeado para fora dorecipiente ou de volta para a superfície ou descarregado no fluido de imersão.Normalmente o fluido somente é descarregado quando é usado um fluido comaceitação ambiental, tal como água salgada de alta densidade. Os elementosde flutuabilidade positiva permanecem e exercem uma força ascendente sobrea estrutura que podem ser então mais facilmente recuperados, tipicamente, porum gancho.
Em outra modalidade da presente invenção, o fluidorelativamente denso é usado para equilibrar a capacidade de flutuabilidade deum dispositivo submerso ou parcialmente submerso. Por exemplo, odispositivo pode ser um ROV, e o fluido pode ser bombeado para uma porçãodo ROV que é mais flutuante do que outra porção. Por exemplo, quando umROV suspende um dispositivo submarino, ele pode pesar mais em um lado. Ofluido de acordo com a invenção pode ser bombeado para uma porção doROV em um lado oposto, a fim de equilibrar ou compensar o ROV.
Outros dispositivos podem ser manipulados no fundo do marde uma maneira similar. Em uma outra modalidade, o dispositivo pode ser umtubo de elevação compreendendo um recipiente, e o fluido relativamentedenso pode ser bombeado para uma extremidade do recipiente, a fim demanipular sua flutuabilidade e lançar o tubo de elevação.
Desse modo, o dispositivo pode compreender um ROV, umtubo de elevação ou outro dispositivo submergível e para estas modalidades,um elemento de flutuabilidade positiva não é requerido, mas preferido,especialmente usando um fluido flutuante em conjunto com o fluidorelativamente denso. Preferencialmente, o fluido flutuante é dirigido em umsentido alternativo e freqüentemente oposto ao fluido relativamente denso, afim de equilibrar o dispositivo submergível. Quando o dispositivo é um tubode elevação, o fluido flutuante é dirigido em um sentido complementar, a fimde lançar e/ou orientar o tubo de elevação, conforme necessário.
Tipicamente, o recipiente tem uma capacidade de receber pelomenos 100 litros, preferencialmente, pelo menos 1000 litros.
As modalidades da presente invenção serão descritas agorasomente por meio de exemplos, fazendo-se referência às figuras anexas, emque:
A fig. lé uma representação diagramática do método eequipamento de acordo com um aspecto da presente invenção; e
A fig. 2a e 2b são uma representação diagramática do métodoe equipamento de acordo com um aspecto alternativo da presente invenção.
A fig. 1 mostra um sistema para recuperar um dispositivo ouelemento de flutuabilidade positiva de um local submarino compreendendoum barco 11 em uma superfície 12 da água 13 sobre um recipiente 14, orecipiente estando localizados próximo do leito do mar 15. O recipiente 14contém um fluido 16 que é armazenado em, descarregado de e retornado paraum reservatório 17 localizado no barco 11 por meio de um conduto 18. Umcabo 19 é preso ao recipiente 14 e o movimento do cabo é controlado por umguindaste 20, localizado no barco 11.
O fluido 16 é mais denso do que a água do mar e, desse modo,exercerá uma força descendente quando presente no recipiente 14 dentro daágua do mar 13. Como fluidos adequados estão cloreto de cálcio, cloreto decálcio, brometo de cálcio e salmouras de formiato de potássio; sólidos de altadensidade incluindo barita de fluido de perfuração ou hematita em umlíquido; e lamas. O volume do fluido relativamènte denso 16 dentro dorecipiente 14 controla a flutuabilidade do recipiente.
Nesta modalidade, o dispositivo de flutuabilidade positiva 22fica afixado ao equipamento submarino 23 e foi usado previamente paracontrolar a instalação do equipamento submarino. O dispositivo deflutuabilidade positiva 22 é tipicamente espuma sintática vendida pelaBalmoral Group Limited, Aberdeen, UK ou outros fornecedores.
Para recuperar o dispositivo de flutuabilidade positiva, orecipiente 14 é mobilizado do barco lie abaixado para o equipamentosubmarino 23, como mostrado na fig. 1. O recipiente 14 então é preso aodispositivo de flutuabilidade positiva 22 por uma manilha, meio e afixação ousemelhante 21. Após prender o recipiente 14 ao dispositivo de flutuabilidadepositiva 22, o fluido 16 é bombeado do reservatório 17 para o recipiente 14,para substancialmente neutralizar a flutuabilidade do dispositivo deflutuabilidade positiva 22. O dispositivo de flutuabilidade positiva 22 então édesconectado do equipamento submarino 23. O recipiente 14 e o dispositivode flutuabilidade positiva 22 então são trazidos para o barco 11 usando o cabo19 do guindaste 20.
Uma vantagem de usar este método e equipamento é arecuperação controlada do dispositivo de flutuabilidade positiva 22 doequipamento submarino 23 para o barco 11, permitindo, dessa maneira,recuperação do dispositivo de flutuabilidade positiva 22 que, caso contrário,permaneceria afixado à instalação submarina devido ao perigo derecuperação.
Opcionalmente, quando o recipiente 14 é primeiro mobilizadodo barco 11 para a água 13, antes de ser abaixado para o equipamentosubmarino, o fluido 16 pode ser bombeado do reservatório 17 para orecipiente 14 até que o recipiente comece a descer em direção ao equipamentosubmarino 23.
Em modalidades alternativas, o sistema pode ser usado pararecuperar equipamento submerso ou semelhante, mobilizando um dispositivode flutuabilidade positiva 22 para o equipamento submarino 23. Para umamodalidade como esta, o recipiente 14 e o dispositivo de flutuabilidadepositiva 22 são conectados juntos no barco 11 usando a manilha 21. Orecipiente 14 é conectado ao cabo 19 e com o dispositivo de flutuabilidadepositiva 22 é então mobilizado do barco 11 na superfície da água 12 usando oguindaste 20. O fluido 16 é bombeado então do reservatório 17 para orecipiente 14 até que a força de flutuabilidade ascendente do dispositivo deflutuabilidade positiva 22 esteja equilibrada pela força ascendente do fluido16. O fluido adicional 16 é bombeado então para o recipiente 14 para fazercom que o recipiente e o dispositivo de flutuabilidade positiva 22 desçam pelaágua 13 em direção ao equipamento submarino 22. A descida do recipiente 14e do dispositivo de flutuabilidade positiva 22 é controlada usando o guindasteque atua sobre o cabo 19 afixado no recipiente. Se necessário, o fluido 16pode ser bombeado para dentro ou para fora do recipiente 14 para controlar adescida. Quando adjacente ao equipamento submarino 23, o dispositivo deflutuabilidade positiva 22 é preso ao equipamento submarino. O recipiente 14e o dispositivo de flutuabilidade positiva 22 são separados então removendo amanilha 21. O fluido 16 é bombeado então desde o recipiente 14 para oreservatório 17, e o recipiente é trazido então para o barco 11 usando oguincho (não mostrado) que atua sobre o cabo 19 do guindaste 20. Oequipamento submarino então pode ser recuperado por meio do guindaste 20que atua sobre o cabo 19 auxiliado pelo dispositivo de flutuabilidade positiva 22.
Uma vantagem de usar este método e equipamento é oabaixamento controlado do dispositivo de flutuabilidade positiva 22 desde obarco 11 até o equipamento submarino 23, permitindo, dessa maneira, que umguindaste outro meio de suspensão recupere o equipamento submarino, quepode ser, de outro modo, muito pesado de içar ou exigir uma embarcação ouguindaste maior.
As figs. 2a e 2b mostram um sistema para equilibrar umVeículo Operado Remotamente (ROV) quando iça equipamento submarino,instalação ou mobiliário 223 localizados abaixo da superfície da água 212. Afig. 2a mostra o ROV 230 com meio e preensão 213a agarra o equipamentosubmarino 223 logo após começar a içar o equipamento submarino. O ROV230 tem duas câmaras 232 e 233 entre as quais um fluido 216 pode serbombeado. O ROV 230 tem um segundo meio de preensão 23 lb.
Em uso o ROV 230 agarra o equipamento submarino 223,como mostrado na figura 2a. Quando o ROV 230 desloca o equipamentosubmarino 223, o fluido 216 é bombeado da câmara 232 para a outra câmara233. O fluido 216 bombeado para a câmara 233 reduz a flutuabilidade doROV 230 na proximidade da câmara 233.
Uma vantagem deste método e equipamento é que o ROV 230pode ser equilibrado bombeando o fluido 216 entre a câmara 232 e a câmara 233.
Podem ser feitos aprimoramentos e modificações sem seafastar do escopo da invenção.
Claims (15)
1. Método para manipular a flutuabilidade de um dispositivo,caracterizado pelo fato de compreender:(a) adicionar um primeiro fluido a uma porção do dispositivo;(b) se o dispositivo não estiver imerso em um fluido deimersão, imergir o dispositivo em um fluido de imersão;(c) mover o dispositivo no fluido de imersão;em que o primeiro fluido tem uma densidade mais alta do quea densidade do fluido de imersão.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o fluido de imersão é água do mar.
3. Método de acordo com uma ou outra reivindicaçãoprecedente, caracterizado pelo fato de que o primeiro fluido compreendequalquer um do grupo consistindo de cloreto de cálcio, brometo de cálcio,salmouras de formiato de potássio, barita de fluido de perfuração e hematitaliqüefeita.
4. Metido de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a densidade do primeiro fluido éde pelo menos 1.3 kg/litro.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende umelemento de flutuabilidade positiva tendo uma densidade menor do que adensidade do fluido de imersão, e um recipiente, em que o primeiro fluido éadicionado ao recipiente.
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que o elemento de flutuabilidade positiva compreende um líquido,especialmente um líquido compreendendo uma pluralidade de microesferas.
7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que o elemento de flutuabilidade positiva compreende um elemento deflutuabilidade sólido, tal como espumas sintéticas.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que o recipiente tem uma capacidade de receberpelo menos 100 litros, preferencialmente pelo menos 1.000 litros.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento de flutuabilidadepositiva do dispositivo é preso atualmente em um local submarino, e ométodo compreende adicionar o primeiro fluido ao recipiente, desengatando odispositivo do local preso, e recuperando o dispositivo.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5a 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro fluido é adicionado aorecipiente próximo à superfície d'água, e o dispositivo é abaixado para umlocal submarino, o elemento de flutuabilidade positiva é afixado a umaestrutura submarina e o primeiro fluido retirado do recipiente.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que o primeiro fluido é descarregado no fluido de imersão.
12. Método de acordo com a reivindicação 10 ou 11,caracterizado pelo fato de que após o elemento de flutuabilidade positiva serafixado à estrutura submarina, a estrutura submarina é trazida de volta àsuperfície.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro fluido é transferido de umaporção do dispositivo para outra porção do dispositivo a fim de manipular aorientação do dispositivo no fluido de imersão.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que o dispositivo compreende um ROV.
15. Método de acordo com a reivindicação 13 ou reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o elemento de flutuabilidade positivacompreende um fluido tendo uma densidade menor do que a do fluido deimersão e dito fluido é transferido de uma porção do dispositivo para outraporção do dispositivo a fim de manipular a orientação do dispositivo no fluidode imersão.
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