BR102020016574A2

BR102020016574A2 - System and methods for coupling slide bend stiffener to receptacles

Info

Publication number: BR102020016574A2
Application number: BR102020016574-7A
Authority: BR
Inventors: Claudio Violante Ferreira; Jose Mauricio Teixeira Da Gama Lima; Flavio Barroso De Mello; Bruno Pinho Dos Reis; Pedro Luiz Ferreira Mendes; Vinicius Garcia Do Prado
Original assignee: Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-03-03

Abstract

A presente invenção trata de um sistema de acoplamento de riser flexível em receptáculo cônico que ainda permite o deslizamento axial do riser e, portanto, mitigando os efeitos negativos da tradicional solução acoplada, como a tração e os esforços laterais que anteriormente eram transmitidos diretamente ao receptáculo. Um adaptador contendo o enrijecedor de curvatura substitui o capacete tipicamente adotado para o acoplamento do riser flexível em bocas de sino. A tração será ancorada próxima ao deck da plataforma e a flexão transmitida ao receptáculo cônico, semelhante ao que ocorre com risers flexíveis utilizando boca de sino. A presente invenção também elimina a necessidade de utilizar dois tipos de suportes de risers, visto que é possível suportar risers rígidos ou flexíveis neste. Além disso, permite a ligação entre riser flexível com o topside da UEP na condição emersa (sem mergulho) e a terminação do riser flexível ser emersa facilita a gestão da integridade.

The present invention deals with a flexible riser coupling system in a conical receptacle that still allows the axial sliding of the riser and, therefore, mitigating the negative effects of the traditional coupled solution, such as the traction and lateral forces that were previously transmitted directly to the receptacle. . An adapter containing the bend stiffener replaces the helmet typically adopted for coupling the flexible riser to bell mouths. The traction will be anchored close to the platform deck and the flex will be transmitted to the conical receptacle, similar to what happens with flexible risers using bell mouths. The present invention also eliminates the need to use two types of riser supports, since it is possible to support rigid or flexible risers in this one. In addition, it allows the connection between the flexible riser with the topside of the UEP in the emerged condition (without diving) and the flexible riser termination being emerged facilitates the integrity management.

Description

SYSTEM AND METHODS FOR COUPLING A SLIDING CURVATURE STICKER TO RECEPTACLES

Field of Invention

[0001] A presente invenção trata de um sistema e método para acoplamento de enrijecedor de curvatura deslizante à receptáculos, aplicados na área de tecnologia de dutos e risers, com a função primordial de permitir a utilização de risers flexíveis em UEPs inicialmente concebidas para receber apenas risers rígidos.[0001] The present invention deals with a system and method for coupling a sliding curvature stiffener to receptacles, applied in the area of duct and riser technology, with the primary function of allowing the use of flexible risers in UEPs initially designed to receive only rigid risers.

Description of the State of the Technique

[0002] Usualmente, risers flexíveis são interligados a plataformas por dispositivos que desacoplam a tração do duto com os movimentos laterais causados por deslocamentos da unidade flutuante, sendo a primeira parcela suportada em uma região próxima ao deck da plataforma (Hang-off) e as cargas laterais transferidas para um dispositivo de conexão localizado em uma posição próxima ao fundo do casco da plataforma, havendo um acoplamento deslizante entre tal dispositivo e o duto. Um exemplo típico de tal dispositivo de conexão amplamente empregado é a Boca de Sino (US005947642A). Tal desacoplamento entre a tração e os movimentos laterais dos risers flexíveis fornecem grandes benefícios operacionais para esta tecnologia de dutos, como por exemplo, o aumento de sua vida útil, não se limitando somente a este.[0002] Usually, flexible risers are connected to platforms by devices that decouple the duct traction with the lateral movements caused by displacements of the floating unit, with the first portion supported in a region close to the platform deck (Hang-off) and the lateral loads transferred to a connecting device located in a position close to the bottom of the platform hull, with a sliding coupling between such device and the duct. A typical example of such a widely used connecting device is the Bell Mouth (US005947642A). Such decoupling between the traction and the lateral movements of the flexible risers provides great operational benefits for this pipeline technology, such as, for example, the increase in its useful life, not limited to this one alone.

[0003] Outro aparato de conexão amplamente utilizado para suportar risers é o dispositivo comumente denominado de receptáculo cônico (US6835025B1), sendo este usualmente empregado para acoplar risers rígidos, adotando como terminação de topo uma stress-joint ou uma flexjoint (junta flexível). Nesta configuração, toda a tração do riser é suportada pelo receptáculo. Embora este suporte seja projetado para interligação de risers rígidos, existem casos em que risers flexíveis são acoplados a este suporte, sendo que a tração é igualmente sustentada pelo receptáculo, eliminando assim a vantagem operacional que o duto flexível teria em suportes semelhantes ao conceito de boca de Sino[0003] Another connection apparatus widely used to support risers is the device commonly called conical receptacle (US6835025B1), which is usually used to couple rigid risers, adopting a stress-joint or a flexjoint as top termination. In this configuration, all riser pull is supported by the receptacle. Although this support is designed for the interconnection of rigid risers, there are cases in which flexible risers are coupled to this support, and the traction is equally sustained by the receptacle, thus eliminating the operational advantage that the flexible duct would have in supports similar to the mouth concept. of bell

[0004] De forma a fornecer competitividade entre as soluções de risers flexíveis e rígidos, a solução atual impõe a utilização de dois suportes dedicados, isto é uma boca de sino para o riser flexível e um receptáculo para o riser rígido, fornecendo assim uma estrutura mais complexa e custosa ao FPSO (Floating Production Storage and Offloading). Uma das alternativas adotadas anteriormente para diminuir a complexidade/custo da unidade flutuante foi a utilização de somente um suporte do tipo receptáculo cônico, visto que é possível suportar risers rígidos ou flexíveis neste, enquanto que os tipos boca de sino permitem a interligação somente de risers flexíveis. Como suportes do tipo receptáculo só permitem suportar risers flexíveis de maneira acoplada, isto é, toda a tração e os esforços laterais são transmitidos diretamente ao receptáculo, impõe-se uma combinação de carregamentos deletéria aos risers flexíveis. Em função deste efeito, só é tecnicamente viável o uso de riser flexível em receptáculos localizados em unidades flutuantes com movimentos reduzidos como, por exemplo, as semissubmersíveis, impedindo tal aplicação em FPSOs. Outro aspecto importante é que a terminação do riser flexível ficaria submersa, impondo diversas atividades de mergulho para sua interligação à planta de processo da UER bem como aumentando a complexidade da gestão de integridade do flexível. Já na geometria típica para risers flexíveis (Boca de Sino), tais atividades de mergulho não são necessárias, visto que a terminação de topo está em uma condição emersa (topside).[0004] In order to provide competitiveness between flexible and rigid riser solutions, the current solution imposes the use of two dedicated supports, that is, a bell mouth for the flexible riser and a receptacle for the rigid riser, thus providing a structure more complex and costly to the FPSO (Floating Production Storage and Offloading). One of the alternatives previously adopted to reduce the complexity/cost of the floating unit was the use of only one conical receptacle type support, since it is possible to support rigid or flexible risers in this one, while the bellmouth types allow the interconnection of only risers flexible. As receptacle-type supports only support flexible risers in a coupled manner, that is, all traction and lateral forces are transmitted directly to the receptacle, a combination of deleterious loads is imposed on flexible risers. Due to this effect, it is only technically feasible to use a flexible riser in receptacles located in floating units with reduced movements, such as semi-submersibles, preventing such application in FPSOs. Another important aspect is that the flexible riser termination would be submerged, imposing several diving activities for its interconnection to the EBU process plant, as well as increasing the complexity of flexible integrity management. In the typical geometry for flexible risers (Boca de Sino), such diving activities are not necessary, since the top end is in an emerged condition (topside).

[0005] O documento BR102018011452 trata de um sistema de encaixe entre um enrijecedor de curvatura e uma boca de sino que compreenda travamento automático confiável a ponto de ser dispensada a etapa de mergulho raso nesta operação. De forma a alcançar o objetivo acima descrito, o documento provê um sistema de acoplamento entre um enrijecedor de curvatura e uma boca de sino compreendendo uma pluralidade de mecanismos de travamento em que cada mecanismo de travamento é fixado externamente à boca de sino e compreende uma lingueta móvel posicionada de modo inclinado para baixo, em que a lingueta acessa o interior da boca de sino e é acionada por um elemento elástico adaptado para exercer pressão na lingueta no sentido do interior da boca de sino. Apesar de eliminar a necessidade de mergulho raso no momento crítico da operação de acoplamento entre o enrijecedor de curvatura e a boca de sino, o documento difere da presente invenção na sua geometria e é utilizado exclusivamente para conexão de risers flexíveis.[0005] The document BR102018011452 deals with a fitting system between a bending stiffener and a bell mouth that comprises reliable automatic locking to the point of dispensing with the shallow diving step in this operation. In order to achieve the above-described object, the document provides a coupling system between a bend stiffener and a bell mouth comprising a plurality of locking mechanisms wherein each locking mechanism is fixed externally to the bell mouth and comprises a pawl movable positioned inclined downwards, wherein the tongue accesses the interior of the bell mouth and is actuated by an elastic element adapted to exert pressure on the tongue towards the interior of the bell mouth. Despite eliminating the need for shallow diving at the critical moment of the coupling operation between the bend stiffener and the bell mouth, the document differs from the present invention in its geometry and is used exclusively for connecting flexible risers.

[0006] O documento US2018258711A1 trata de uma simplificação da conexão de um riser de catenária de aço (SCR) em uma embarcação offshore flutuante (como um FPSO). Uma interface superior do riser para uma embarcação offshore flutuante (por exemplo, um FPSO ancorado em spread) tem um funil superior e um funil inferior coaxial, espaçado do funil superior. As cargas de tensão no riser são reagidas no funil superior, enquanto as cargas laterais e de flexão são reagidas no funil inferior. Uma interface superior do riser, de acordo com o documento, pode ser usada com risers flexíveis ou risers de catenária de aço. Os risers de catenária de aço podem ser equipados com uma junta flexível ou uma junta de tensão cônica próxima ao funil inferior. O documento revela também reduzir o escopo de trabalho de mergulho necessário e move muitas das etapas de conexão para acima da linha d’água, permitindo aos trabalhadores um melhor acesso. Apesar das semelhanças com a presente invenção, o documento não revela o mesmo sistema de acoplamento.[0006] The document US2018258711A1 deals with a simplification of the connection of a steel catenary riser (SCR) in a floating offshore vessel (such as an FPSO). An upper riser interface for a floating offshore vessel (e.g. a spread-anchored FPSO) has an upper funnel and a coaxial lower funnel, spaced from the upper funnel. Tension loads in the riser are reacted in the upper funnel, while lateral and bending loads are reacted in the lower funnel. A riser top interface, according to the document, can be used with flexible risers or steel catenary risers. Steel catenary risers can be equipped with a flexible joint or a tapered tension joint close to the lower funnel. The document also reveals it reduces the scope of diving work required and moves many of the connection steps above the waterline, allowing workers better access. Despite the similarities with the present invention, the document does not disclose the same coupling system.

[0007] O documento US4741647A trata de um dispositivo limitador de tensão para um riser flexível que desliza num conjunto de guias rigidamente fixadas a uma estrutura articulada colocada nas profundezas do mar. O dispositivo inclui um elemento de tubo guia elástico coaxial ao riser, com a rigidez do tubo guia aumentando progressivamente de cima para baixo do referido tubo guia, sendo a característica de rigidez apreciável na região inferior do tubo guia cuja região inferior é afixada a uma estrutura fixada a uma cabeça de poço ou similar através de um encaixe alinhado, em que o tubo guia é mantido em contato com o riser por intermédio de uma pluralidade de mecanismos de apoio, um dos quais inclui uma bucha encaixada que desliza na parte inferior e rígida do tubo guia. O dispositivo permite desligar e retomar o funcionamento dos poços offshore que foram equipados para a produção. Apesar de aliviar as tensões de flexão, o documento difere da presente invenção pois não demonstra a aplicação para outros tipos de risers, nem a ligação entre o riser com o topside da UEP na condição emersa (sem mergulho), que facilitaria a gestão da integridade.[0007] The document US4741647A deals with a tension limiting device for a flexible riser that slides on a set of guides rigidly attached to an articulated structure placed in the depths of the sea. The device includes an elastic guide tube element coaxial with the riser, with the rigidity of the guide tube progressively increasing from top to bottom of said guide tube, the stiffness characteristic being appreciable in the lower region of the guide tube whose lower region is affixed to a structure. fixed to a wellhead or the like by an in-line fitting, wherein the guide tube is kept in contact with the riser by means of a plurality of support mechanisms, one of which includes an embedded bushing that slides on the underside and is rigid of the guide tube. The device makes it possible to shut down and resume operation of offshore wells that have been equipped for production. Despite relieving bending stresses, the document differs from the present invention as it does not demonstrate the application to other types of risers, nor the connection between the riser and the topside of the UEP in the emerged condition (without diving), which would facilitate the integrity management. .

[0008] A presente invenção trata de um sistema e método para acoplamento de enrijecedor de curvatura deslizante à receptáculos com características diferentes que proporcionam vantagens sobre o que é revelado pelos documentos do estado da técnica.[0008] The present invention deals with a system and method for coupling sliding curvature stiffener to receptacles with different characteristics that provide advantages over what is disclosed by prior art documents.

Brief Description of the Invention

[0009] A presente invenção trata de um sistema de acoplamento de riser flexível em receptáculo cônico que ainda permite o deslizamento axial do riser e, portanto, mitigando os efeitos negativos da tradicional solução acoplada, como a tração e os esforços laterais que anteriormente eram transmitidos diretamente ao receptáculo. Um adaptador contendo o enrijecedor de curvatura substitui o capacete tipicamente adotado para o acoplamento do riser flexível em bocas de sino. A tração será ancorada próxima ao deck da plataforma e a flexão transmitida ao receptáculo cônico, semelhante ao que ocorre com risers flexíveis utilizando boca de sino. A presente invenção também elimina a necessidade de utilizar dois tipos de suportes visto que é possível suportar risers rígidos ou flexíveis neste. Além disso, permite a ligação entre riser flexível com o topside da UEP na condição emersa (sem mergulho) e a terminação do riser flexível ser emersa facilita a gestão da integridade.[0009] The present invention deals with a flexible riser coupling system in a conical receptacle that still allows the axial sliding of the riser and, therefore, mitigating the negative effects of the traditional coupled solution, such as the traction and lateral forces that were previously transmitted directly to the receptacle. An adapter containing the bend stiffener replaces the helmet typically adopted for coupling the flexible riser in bell mouths. The traction will be anchored close to the platform deck and the flex will be transmitted to the conical receptacle, similar to what happens with flexible risers using bell mouths. The present invention also eliminates the need to use two types of supports as it is possible to support rigid or flexible risers thereon. In addition, it allows the connection between the flexible riser with the topside of the UEP in the emerged condition (without diving) and the flexible riser termination being emerged facilitates the integrity management.

Goals

[0010] A presente invenção tem como objetivo propor um sistema de acoplamento de riser flexível em receptáculo cônico que ainda permite o deslizamento axial do riser, mitigando os efeitos negativos da tradicional solução acoplada.[0010] The present invention aims to propose a flexible riser coupling system in a conical receptacle that still allows the axial sliding of the riser, mitigating the negative effects of the traditional coupled solution.

[0011] A presente invenção tem como objetivo gerar economia pela eliminação da boca de sino e pela possibilidade de equilibrar o preço de mercado da solução de risers rígidos devido à concorrência com flexíveis.[0011] The present invention aims to generate savings by eliminating the bell mouth and by the possibility of balancing the market price of the rigid riser solution due to competition with flexible ones.

[0012] Outro objetivo da presente invenção é a eliminação de slots com dupla camada de suportes (receptáculo e boca de sino), sendo necessário somente o Receptáculo em sua posição usual.[0012] Another objective of the present invention is the elimination of slots with double layer of supports (receptacle and bell mouth), requiring only the Receptacle in its usual position.

[0013] A presente invenção tem como objetivo reduzir aproximadamente 14 toneladas relativas ao peso do suporte de contingência (boca de sino).[0013] The present invention aims to reduce approximately 14 tons relative to the weight of the contingency support (bell mouth).

[0014] A presente invenção tem como objetivo reduzir o comprimento total do balcony inferior (mitigação de interferências de risers).[0014] The present invention aims to reduce the total length of the lower balcony (mitigation of interference from risers).

[0015] Outro objetivo da presente invenção é simplificar o sistema de pull-in de risers rígidos (caso base) e redução da carga do sistema auxiliar de pull-in.[0015] Another objective of the present invention is to simplify the pull-in system of rigid risers (base case) and reduce the load of the auxiliary pull-in system.

[0016] É um objetivo da presente invenção viabilizar risers flexíveis em plataformas inicialmente concebidas apenas para interligação de riser rígido.[0016] It is an objective of the present invention to enable flexible risers on platforms initially designed only for rigid riser interconnection.

[0017] Esses e outros objetivos serão alcançados pelo objeto da presente invenção.[0017] These and other objectives will be achieved by the object of the present invention.

Brief Description of Drawings

[0018] A presente invenção será descrita com mais detalhes a seguir, com referência às figuras em anexo que, de uma forma esquemática e não limitativa do escopo inventivo, representam exemplos da mesma. Nos desenhos, têm-se:

- A Figura 1 ilustrando a forma geral do conceito preliminar adaptador para risers flexíveis;
- A Figura 2 ilustrando o adaptador contendo um enrijecedor de curvatura, conectado ao end fitting por meio de cabos fusíveis;
- A Figura 3 ilustrando o Mecanismo de travamento por Lingueta;
- A Figura 4 ilustrando a representação em corte do mecanismo de travamento por lingueta;
- A Figura 5 ilustrando mecanismo de travamento por dog;
- A Figura 6 mostra a representação em corte do mecanismo de travamento por dog;
- A Figura 7 ilustrando o receptáculo, com ranhura destacada;
- A Figura 8 ilustrando a aproximação do conjunto end fitting e adaptador até o receptáculo;
- A Figura 9 ilustrando acoplamento do adaptador no receptáculo;
- A Figura 10 ilustrando a puxada do end fitting até sua fixação no hang off;
- A Figura 11 ilustrando o conjunto Receptáculo e Adaptador, com o conceito de travamento por linguetas;
- A Figura 12 ilustrando o acionamento automático da Lingueta durante o pull-in;
- A Figura 13 ilustrando o destravamento das linguetas, para o pull-out;
- A Figura 14 ilustrando o conjunto Receptáculo e Adaptador, com o conceito de travamento por dogs;
- A Figura 15 ilustrando o acionamento automático do dog durante o pullin;
- A Figura 16 ilustrando o destravamento, deslocamento e posterior travamento do elemento elástico atuante no dog durante o pull-out;
- A Figura 17 ilustrando a retirada do dog da ranhura e movimentação do Adaptador para fora do receptáculo, durante o pull-out;
- A Figura 18 ilustrando pistão hidráulico atuando sobre a ranhura do receptáculo;
- A Figura 19 ilustrando a suportação de flexjoint;
- A Figura 20 ilustrando um exemplo de flexjoint em receptáculo;
- A Figura 21 ilustrando suportação de adaptador para flexível.

[0018] The present invention will be described in more detail below, with reference to the attached figures which, in a schematic form and not limiting the inventive scope, represent examples thereof. In the drawings, there are:

- Figure 1 illustrating the general form of the preliminary adapter concept for flexible risers;
- Figure 2 illustrating the adapter containing a bending stiffener, connected to the end fitting by means of fusible cables;
- Figure 3 illustrating the Latch Mechanism;
- Figure 4 illustrating the sectional representation of the tongue locking mechanism;
- Figure 5 illustrating the dog locking mechanism;
- Figure 6 shows the sectional representation of the dog locking mechanism;
- Figure 7 illustrating the receptacle, with highlighted groove;
- Figure 8 illustrating the approach of the end fitting and adapter set to the receptacle;
- Figure 9 illustrating coupling the adapter to the receptacle;
- Figure 10 illustrating the pulling of the end fitting until its fixation in the hang off;
- Figure 11 illustrating the Receptacle and Adapter set, with the tongue locking concept;
- Figure 12 illustrating the automatic activation of the Tongue during pull-in;
- Figure 13 illustrating the release of the tongues, for the pull-out;
- Figure 14 illustrating the Receptacle and Adapter set, with the concept of locking by dogs;
- Figure 15 illustrating the automatic activation of the dog during the pullin;
- Figure 16 illustrating the unlocking, displacement and subsequent locking of the elastic element acting on the dog during the pull-out;
- Figure 17 illustrating the removal of the dog from the slot and movement of the Adapter out of the receptacle, during the pull-out;
- Figure 18 illustrating hydraulic piston acting on the groove of the receptacle;
- Figure 19 illustrating the flexjoint support;
- Figure 20 illustrating an example of flexjoint in receptacle;
- Figure 21 illustrating adapter to flexible support.

Detailed Description of the Invention

[0019] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de concretizações preferenciais da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essas concretizações particulares, mas apenas ao escopo de proteção definido nas reivindicações.[0019] Preliminarily, it is noted that the description that follows will start from preferred embodiments of the invention. As will be apparent to anyone skilled in the art, however, the invention is not limited to these particular embodiments, but only to the scope of protection defined in the claims.

[0020] O adaptador (2), Figura 1, possui os mesmos atributos do Capacete tipicamente adotado para suportação do riser flexível (1) em bocas de sino, ou seja, uma trombeta (3) que redireciona o riser (1) com uma curvatura controlada para o hang-off, sendo esta revestida com um liner polimérico (5) para evitar desgaste da capa externa do duto, e um cone elastomérico (4) adequadamente dimensionado para prover uma transição suave de rigidez entre o riser flexível (1) e o suporte da UEP.[0020] The adapter (2), Figure 1, has the same attributes of the Helmet typically adopted for supporting the flexible riser (1) in bell mouths, that is, a trumpet (3) that redirects the riser (1) with a controlled curvature for the hang-off, which is coated with a polymeric liner (5) to prevent wear of the outer layer of the duct, and an elastomeric cone (4) properly sized to provide a smooth transition of rigidity between the flexible riser (1) and UEP support.

[0021] A Figura 1 apresenta uma visão geral da forma do adaptador (2) de receptáculo (8) para riser flexível (1), sendo que o adaptador (2) contém o formato cônico necessário para sua suportação incondicionalmente estável em um receptáculo (8) e todos os elementos de referência citados no parágrafo anterior. Notar ainda que a forma construtiva da região da trombeta (3) considerou uma configuração reforçada por nervuras (6), mesmo conceito adotado em bend stiffeners para bocas de sino. Esta configuração permite que, durante a operação de pull-in, cabos fusíveis (13) sejam conectados ao end fitting (12) do riser (1) pelo mesmo método adotado em interligações em suportes do tipo I-Tube, Figura 2. É importante ressaltar ainda que os cabos fusíveis (13) são apenas uma das possíveis soluções de ligação provisória entre o adaptador (2) e o end fitting (12), podendo ser substituídos por outros dispositivos, tal como, por exemplo, pinos cisalhantes.[0021] Figure 1 presents an overview of the shape of the adapter (2) from receptacle (8) to flexible riser (1), and the adapter (2) contains the conical shape necessary for its unconditionally stable support in a receptacle ( 8) and all the reference elements mentioned in the previous paragraph. Note also that the constructive form of the trumpet region (3) considered a configuration reinforced by ribs (6), the same concept adopted in bend stiffeners for bell mouths. This configuration allows, during the pull-in operation, fuse cables (13) to be connected to the end fitting (12) of the riser (1) by the same method adopted in interconnections in I-Tube type supports, Figure 2. It is important It should also be noted that the fusible cables (13) are just one of the possible temporary connection solutions between the adapter (2) and the end fitting (12), and can be replaced by other devices, such as, for example, shear pins.

[0022] Para viabilizar a operação de instalação sem o auxílio de mergulho é necessário prover um travamento do adaptador (2) no receptáculo cônico (8). Isso é obtido por meio de um sistema mecânico automático, Figura 3 a Figura 6, que trava o conjunto em uma ranhura (7) específica existente no interior do receptáculo cônico (8), Figura 7. Isso representa uma das possibilidades de travamento não limitando a presente invenção a apenas este sistema de travamento.[0022] To enable the installation operation without the aid of diving, it is necessary to provide a locking adapter (2) in the conical receptacle (8). This is achieved by means of an automatic mechanical system, Figure 3 to Figure 6, which locks the assembly in a specific groove (7) existing inside the conical receptacle (8), Figure 7. This represents one of the locking possibilities without limiting the present invention to this locking system only.

[0023] Para a operação de pull-in (instalação do riser), como será utilizado um receptáculo cônico (8) como suporte, o procedimento de instalação será semelhante à de um riser rígido, ou seja, o cabo principal de pull-in (11), conectado ao end fitting (12), suporta a carga vertical do riser enquanto que cabos auxiliares (14) realizam o puxamento lateral do adaptador (2), para o seu assentamento no receptáculo cônico (8), como pode ser observado na Figura 8.[0023] For the pull-in operation (riser installation), as a conical receptacle (8) will be used as a support, the installation procedure will be similar to that of a rigid riser, that is, the main pull-in cable (11), connected to the end fitting (12), supports the vertical load of the riser while auxiliary cables (14) perform the lateral pulling of the adapter (2), for its seating in the conical receptacle (8), as can be seen in Figure 8.

[0024] Após a entrada no Receptáculo (8), o conjunto end fitting (12) e adaptador (2) é descido até que haja o travamento automático do adaptador (2) no receptáculo (8), Figura 9. O travamento, essencial para este método, é explicado com mais detalhes mais à frente.[0024] After entering the Receptacle (8), the end fitting (12) and adapter (2) set is lowered until the adapter (2) automatically locks in the receptacle (8), Figure 9. Locking, essential for this method is explained in more detail later.

[0025] Após o acoplamento com travamento automático do adaptador (2) no receptáculo (8), as etapas subsequentes da operação de pull-in serão bastante semelhantes à realizada em uma boca de sino, ou seja, o end fitting (12) continuará a ser puxado pelo cabo principal de pull-in (11) até o rompimento dos cabos fusíveis (13) que uniam provisoriamente o end fitting (12) ao adaptador (2). Por fim, o end fitting (12) é puxado até o balcão superior da UEP e suportado pelo sistema de hang-off, concluindo assim a operação, Figura10.[0025] After the self-locking coupling of the adapter (2) to the receptacle (8), the subsequent steps of the pull-in operation will be quite similar to that performed in a bell mouth, that is, the end fitting (12) will continue to be pulled by the main pull-in cable (11) until the fusible cables (13) that temporarily joined the end fitting (12) to the adapter (2) break. Finally, the end fitting (12) is pulled up to the top counter of the UEP and supported by the hang-off system, thus completing the operation, Figure 10.

[0026] Foram desenvolvidas duas alternativas para o sistema de travamento do Adaptador (2). Uma por Linguetas (16), baseadas em mecanismo desenvolvido na boca de sino diverless (BR102018011452– Sistema de acoplamento entre um enrijecedor de curvatura e uma boca de sino compreendendo uma pluralidade de mecanismos de travamento) e outra por tradicional mecanismo por “Dogs” (18), (US005947642A). Conforme explicitado anteriormente, esse sistema de travamento é fundamental para operacionalizar a operação de pull-in, não sendo, porém, o foco da presente invenção. A seguir, serão apresentadas duas soluções possíveis não se limitando a estas.[0026] Two alternatives have been developed for the Adapter locking system (2). One by Pawls (16), based on a mechanism developed in the diverless bell mouth (BR102018011452 – Coupling system between a bending stiffener and a bell mouth comprising a plurality of locking mechanisms) and another by a traditional mechanism by “Dogs” ( 18), (US005947642A). As explained above, this locking system is essential to operationalize the pull-in operation, but it is not the focus of the present invention. Next, two possible solutions will be presented, not limited to these.

[0027] O mecanismo de travamento por linguetas, Figura 11, foi baseado na BR102018011452, apresentando como vantagem uma excelente interface com o mergulho raso, requerendo baixos esforços em sua operação. A Figura 3 e a Figura 4 apresentam uma visão geral do mecanismo de travamento por Linguetas (16). A sua condição estendida, acoplada ao receptáculo (8) através da ranhura (7), é obtida automaticamente, e sua condição retraída é obtida pela atuação da manopla (15) por mergulho raso.[0027] The pawl locking mechanism, Figure 11, was based on BR102018011452, presenting the advantage of an excellent interface with shallow diving, requiring low efforts in its operation. Figure 3 and Figure 4 present an overview of the Latch locking mechanism (16). Its extended condition, coupled to the receptacle (8) through the slot (7), is automatically obtained, and its retracted condition is obtained by actuation of the handle (15) by shallow diving.

[0028] De maneira resumida, a operação de pull-in com o mecanismo de travamento por linguetas (16) pode ser visualizada na Figura 12. Quando o adaptador (2) estiver completamente assentado no Receptáculo (8), a força do elemento elástico (17) executa o movimento de extensão da lingueta (16), posicionando-a dentro da ranhura (7), sua posição final de operação.[0028] Briefly, the pull-in operation with the pawl locking mechanism (16) can be seen in Figure 12. When the adapter (2) is completely seated in the Receptacle (8), the strength of the elastic element (17) performs the tongue extension movement (16), positioning it inside the groove (7), its final operating position.

[0029] Para a operação de pull-out, cujo passo-a-passo resumido está apresentado na Figura 13, o mergulhador precisa apenas operar a manopla (15), sendo que sua atuação não efetua a compressão do elemento elástico (17), mas sim o deslocamento de todo o conjunto de travamento. Este método de remoção é vantajoso porque requer um baixo esforço do mergulhador.[0029] For the pull-out operation, whose summarized step-by-step is shown in Figure 13, the diver only needs to operate the handle (15), and its actuation does not effect the compression of the elastic element (17), but rather the displacement of the entire locking set. This method of removal is advantageous because it requires low effort from the diver.

[0030] O mecanismo de travamento por Dogs, Figura 14, foi baseado na US005947642A, de propriedade da Petrobras, tendo como vantagem componentes sem requisitos especiais de fabricação, sendo esperado um adaptador (2) com menor custo de aquisição. A Figura 5 e a Figura 6 apresentam uma visão geral do mecanismo de travamento por dogs (18). A sua condição fechada, acoplado ao receptáculo (2) através da ranhura (7), é obtida automaticamente e a sua condição aberta é conseguida por mergulho raso com utilização de ferramenta.[0030] The locking mechanism by Dogs, Figure 14, was based on US005947642A, owned by Petrobras, having the advantage of components without special manufacturing requirements, an adapter (2) being expected with lower acquisition cost. Figure 5 and Figure 6 present an overview of the dog locking mechanism (18). Its closed condition, coupled to the receptacle (2) through the slot (7), is automatically obtained and its open condition is achieved by shallow diving with the use of a tool.

[0031] De maneira resumida, a operação de pull-in com o mecanismo de travamento por dogs (18) pode ser visualizada na Figura 15. Quando o adaptador (2) estiver completamente assentado no receptáculo (8), o elemento elástico (19) executa o movimento de retorno do dog (18), posicionando-o dentro da ranhura (7), em sua posição final de operação.[0031] In summary, the pull-in operation with the dog locking mechanism (18) can be seen in Figure 15. When the adapter (2) is completely seated in the receptacle (8), the elastic element (19) ) performs the return movement of the dog (18), positioning it inside the groove (7), in its final operating position.

[0032] Para a operação de pull-out, o mergulhador precisa efetuar mais operações do que em relação ao conceito de linguetas (16). Primeiramente, o mergulhador necessitará deslocar o elemento elástico (19) de forma que este deixe de contrapor o movimento de rotação do dog (18). Para isto, será necessário destravar e deslocar o elemento elástico (19) pela ranhura de formato oblongo e, por fim, travar o elemento elástico (19), de modo a impedi-lo de se mover. Tal procedimento está representado esquematicamente pela Figura 16.[0032] For the pull-out operation, the diver needs to perform more operations than in relation to the latch concept (16). First, the diver will need to move the elastic element (19) so that it no longer opposes the rotation movement of the dog (18). For this, it will be necessary to unlock and move the elastic element (19) through the oblong-shaped groove and, finally, to lock the elastic element (19) in order to prevent it from moving. This procedure is schematically represented by Figure 16.

[0033] As próximas etapas da operação de pull-out são apresentadas na Figura 17. Após a desativação do elemento elástico (19), o mergulhador efetua a rotação do dog (18), neste momento livre da força de reação do elemento elástico (19). Embora não representado na Figura 17, o dog (18) pode dispor de olhal ou recurso semelhante para auxiliar o seu manuseio pelo mergulhador. Após retirar o dente do dog (18) da ranhura (7), o mergulhador trava o dog (18) de modo a evitar a sua rotação de retorno. Logo após é feita a movimentação do adaptador (2) para fora do receptáculo (8).[0033] The next steps of the pull-out operation are shown in Figure 17. After the deactivation of the elastic element (19), the diver performs the rotation of the dog (18), at this moment free from the reaction force of the elastic element ( 19). Although not represented in Figure 17, the dog (18) may have an eyelet or similar resource to help the diver handle it. After removing the dog tooth (18) from the groove (7), the diver locks the dog (18) in order to prevent its return rotation. Soon after, the adapter (2) is moved out of the receptacle (8).

[0034] Há a possibilidade de ocorrer uma retenção (engripamento) do adaptador (2) no receptáculo (8), dificultando a remoção do mesmo em uma operação de pull-out. Esta retenção pode ocorrer, pois como o receptáculo (8) apresenta uma abertura frontal, o esforço cortante e o momento fletor provenientes do riser podem gerar uma deformação elástica na abertura circunferencial do receptáculo (8). Com esta deformação, o diâmetro interno do receptáculo (8) seria levemente ampliado, permitindo assim também um leve movimento descendente do adaptador (2). Com o alívio dos esforços do riser, o diâmetro interno do receptáculo (8) retornaria à sua dimensão original, porém o adaptador (2) não seria capaz de retornar para a sua posição original, proporcionando assim uma montagem por interferência entre estes componentes.[0034] There is a possibility that the adapter (2) may become stuck (sticking) in the receptacle (8), making it difficult to remove it in a pull-out operation. This retention can occur, because as the receptacle (8) has a frontal opening, the shear force and the bending moment from the riser can generate an elastic deformation in the circumferential opening of the receptacle (8). With this deformation, the internal diameter of the receptacle (8) would be slightly enlarged, thus also allowing a slight downward movement of the adapter (2). With the relief of the efforts of the riser, the internal diameter of the receptacle (8) would return to its original dimension, however the adapter (2) would not be able to return to its original position, thus providing an interference assembly between these components.

[0035] Desta forma, em caso de dificuldade de retirada do adaptador (2) em operações de pull-out, os mesmos furos utilizados para instalação dos cabos fusíveis (13) de pull-in poderiam ser utilizados para instalar um pistão hidráulico (20), aplicando uma grande força para remover o adaptador (2) do interior do receptáculo (8). A Figura 18 apresenta o conceito de retirada forçada do adaptador (2), sendo que a ponta de reação (21) atuaria sobre a ranhura do receptáculo (7).[0035] In this way, in case of difficulty removing the adapter (2) in pull-out operations, the same holes used for installing the pull-in fuse cables (13) could be used to install a hydraulic piston (20 ), applying great force to remove the adapter (2) from inside the receptacle (8). Figure 18 presents the concept of forced withdrawal of the adapter (2), with the reaction tip (21) acting on the receptacle slot (7).

[0036] Receptáculos (8) foram desenvolvidos para suportar risers rígidos, isto é, sua geometria está preparada para resistir às solicitações características deste tipo de interligação. A Figura 19 mostra uma vista em corte de receptáculo (8), podendo ser observado que todo o contato entre os componentes ocorre pelo dente do receptáculo (9), sendo que a superfície cônica lateral (10) possui apenas função de guia para o acoplamento da terminação de topo do riser. Assim, toda a carga de tração é sustentada pelo dente do receptáculo (9) e, como há uma junta elastomérica, Figura 20, que fornece os graus de liberdade de rotação à flexjoint, baixas solicitações de momento fletor são transmitidas ao receptáculo (8). Desta forma, considerando ainda o atrito no contato, pressupõese que esta condição de suportação seja adequada para o fim a qual foi projetada. Devido às solicitações no riser rígido, pode haver um caso de carregamento em que a compressão entre a Flexjoint/Stressjoint e o receptáculo seja suprimida, havendo o risco de movimento vertical ascendente do riser rígido, o que pode causar danos no spool de união entre a Flexjoint/Stressjoint e as tubulações fixas na plataforma. O mecanismo de travamento proposto nesta invenção pode ser adaptado para impedir tal evento.[0036] Receptacles (8) were developed to support rigid risers, that is, their geometry is prepared to withstand the demands characteristic of this type of interconnection. Figure 19 shows a sectional view of the receptacle (8), it can be seen that all contact between the components occurs through the receptacle tooth (9), and the conical side surface (10) has only a guide function for the coupling from the top end of the riser. Thus, the entire tensile load is supported by the receptacle tooth (9) and, as there is an elastomeric joint, Figure 20, which provides rotational degrees of freedom to the flexjoint, low bending moment requests are transmitted to the receptacle (8). . Thus, considering the friction in the contact, it is assumed that this support condition is adequate for the purpose for which it was designed. Due to stresses on the rigid riser, there may be a case of loading where the compression between the Flexjoint/Stressjoint and the receptacle is suppressed, with the risk of vertical upward movement of the rigid riser, which can cause damage to the joint spool between the Flexjoint/Stressjoint and the fixed pipes on the platform. The locking mechanism proposed in this invention can be adapted to prevent such an event.

[0037] Por simplificação e falsa percepção de semelhança de soluções, poderia ser suposto que o adaptador (2) de risers flexíveis (1) poderia ter a mesma forma da flexjoint. Entretanto, é importante notar que as solicitações atuantes neste caso são bastante distintas. O adaptador (2) deve atuar globalmente no riser flexível (1) como uma boca de sino, isto é, deve ser responsável por suportar os esforços transversais do riser, sendo a carga de tração ancorada no hang-off, localizado no balcão superior.[0037] By simplification and false perception of similarity of solutions, it could be assumed that the adapter (2) of flexible risers (1) could have the same shape as the flexjoint. However, it is important to note that the requests acting in this case are quite different. The adapter (2) must act globally on the flexible riser (1) as a bell mouth, that is, it must be responsible for supporting the transverse forces of the riser, with the traction load being anchored in the hang-off, located on the upper balcony.

[0038] Desta forma, a ausência de uma carga de tração, e consequentemente de um elevado esforço de contato com o dente do receptáculo (9), não é suficiente para tornar o adaptador (2) dinamicamente estável no receptáculo (8). Além disto, com a substituição da flexjoint por um bend stiffener, elevadas solicitações de momento fletor são transmitidas nesta suportação, o que aumenta o potencial de instabilidade desta solução geométrica.[0038] In this way, the absence of a traction load, and consequently of a high contact effort with the receptacle tooth (9), is not enough to make the adapter (2) dynamically stable in the receptacle (8). Furthermore, with the replacement of the flexjoint by a bend stiffener, high bending moment requests are transmitted to this support, which increases the potential for instability of this geometric solution.

[0039] Com o objetivo de encontrar a melhor geometria para o adaptador (2) de risers flexíveis (1), foram feitos estudos de estabilidade dinâmica de suportação de risers em receptáculos, considerando-se o tombamento e o escorregamento do adaptador (2) no receptáculo (8). Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que o adaptador (2) para risers flexíveis (1) não poderia ter uma geometria idêntica à de uma flexjoint. Com a ausência da força de tração no receptáculo (8), uma baixa solicitação transversal instabilizaria o adaptador (2).[0039] In order to find the best geometry for the adapter (2) of flexible risers (1), dynamic stability studies of support of risers in receptacles were carried out, considering the tipping and slipping of the adapter (2) in the receptacle (8). Based on the results obtained, it was concluded that the adapter (2) for flexible risers (1) could not have a geometry identical to that of a flexjoint. With the absence of pulling force on the receptacle (8), a low transverse load would destabilize the adapter (2).

[0040] Avaliando-se a causa do insucesso de aplicação direta de geometria de uma flexjoint para o adaptador (2) de risers flexíveis (1), notou-se que esta configuração não apresentava superfícies de reação capazes de prover forças normais em sentidos opostos de forma a contrabalancear o esforço de momento fletor proveniente do bend stiffener. Com base nos resultados alcançados, concluiu-se que o adaptador (2) com geometria cônica é o mais adequado para acoplamento em receptáculos (8), sendo o dente (9) não necessário para o acoplamento de risers flexíveis (1), Figura 21.[0040] Evaluating the cause of the failure of direct application of a flexjoint geometry to the adapter (2) of flexible risers (1), it was noted that this configuration did not present reaction surfaces capable of providing normal forces in opposite directions in order to counterbalance the bending moment effort coming from the bend stiffener. Based on the results achieved, it was concluded that the adapter (2) with conical geometry is the most suitable for coupling in receptacles (8), and the tooth (9) is not necessary for coupling flexible risers (1), Figure 21 .

Claims

SYSTEM FOR COUPLING SLIDING CURVATURE STRENGTHENER TO RECEPTACLE, characterized by comprising:

- an adapter (2) with trumpet (3), which redirects the riser (1) with a controlled curvature to the hang-off coated with a polymeric liner (5) and an elastomeric cone (4), supported in a receptacle (8 ).

SYSTEM, according to claim 1, characterized in that the trumpet (3) has a controlled curvature for the hang-off

SYSTEM, according to claim 1, characterized in that the trumpet (3) is reinforced by ribs (6).

SYSTEM, according to claim 3, characterized in that the ribs (6) are capable of connecting the fuse cables (13) to the end fitting (12) in the pull-in operation.

METHOD FOR COUPLING A SLIDING CURVATURE STRENGTHENER TO RECEPTACLES using the system defined in claim 1, characterized by comprising the steps of:

- connect the main pull-in cable (11) to the end fitting (12) and support the vertical load of the riser and the auxiliary cables (14) perform the lateral pull of the adapter (2);
- seat the adapter (2) in the conical receptacle (8);
- lower the end fitting (12) and the adapter (2) until the adapter (2) automatically locks in the receptacle (8);
- continue pulling the main pull-in cable (11) until the fuse cables (13) break;
- pull the end fitting (12) up to the top counter of the UEP, supported by the hang-off system.

ADAPTER LOCKING METHOD (2) as defined in claim 1, characterized by the elastic element (17) performing the following movements:

- extend the tongue (16);
- position it inside the groove (7) automatically, after the adapter (2) is completely seated in the receptacle (8).

LOCKING METHOD, according to claim 6, characterized by the elastic element (19) performing the return movement of the dog (18), positioning it inside the groove (7) automatically, after the complete seating of the adapter (2) in the receptacle (8).

UNLOCKING METHOD characterized by the following step:

- diver operates the handle (15) to move the entire locking assembly out of the groove (7).

UNLOCKING METHOD, according to claim 8, characterized by the diver:

- unlocking and moving the elastic element (19) through the slot of oblong shape and locking the elastic element (19);
- rotate the dog (18) until it leaves the slot (7);
- lock the dog (18);
- move the adapter (2) out of the receptacle (8).

METHOD FOR DETACHING THE ADAPTER (2), as defined in claim 1, characterized by:

- use a hydraulic piston (20) to remove the adapter (2) from inside the receptacle (8).

RELEASE METHOD, according to claim 10, characterized by using the holes used in the fuse cable installation step (13) to install the hydraulic piston (20).

SUPPORT METHOD, according to claim 7, characterized in that the receptacle (8) supports flexible risers through the adapter (2) with conical geometry and without the presence of a tooth (9).

SUPPORT METHOD for use in rigid risers according to claim 12, characterized by the locking method to avoid the risk of vertical upward movement of the rigid riser.