BR0214738B1

BR0214738B1 - sistema de vedação redundante para colunas ascendentes compósitas com revestimentos metálicos, método para impedir vazamento de fluido interno para o lado de fora de uma coluna ascendente compósita que tem um conjunto de revestimento metálico, e, interface metal-compósito de uma coluna ascendente compósita que tem um conjunto de revestimento para uso na produção de hidrocarbonetos.

Info

Publication number: BR0214738B1
Application number: BRPI0214738-6A
Authority: BR
Inventors: Mamdouh M Salama
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2012-01-10
Also published as: BR0214738A; GB0520758D0; NO333342B1; US20030107186A1; GB2400391B; WO2003050379A1; GB2400391A; GB2400391C; GB0412529D0; AU2002346625A1; GB2415727A; US6863279B2; GB2415727B; NO20042815L

Description

"SISTEMA DE VEDAÇÃO REDUNDANTE PARA COLUNAS ASCENDENTES COMPÓSITAS COM REVESTIMENTOS METÁLICOS, MÉTODO PARA IMPEDIR VAZAMENTO DE FLUIDO INTERNO PARA O LADO DE FORA DE UMA COLUNA ASCENDENTE COMPÓSITA QUE TEM UM CONJUNTO DE REVESTIMENTO METÁLICO, E, INTERFACE METAL-COMPÓSITO DE UMA COLUNA ASCENDENTE COMPÓSITA QUE TEM UM CONJUNTO DE REVESTIMENTO PARA USO NA PRODUÇÃO DE HIDROC ARBONETOS"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a sistemas de vedação redundante para coluna ascendente compósita e métodos para prevenir vazamento de fluido interior para fora das colunas ascendentes compósitas revestidas de metal. Mais particularmente, a invenção refere-se a um sistema de vedação redundante para colunas ascendentes compósitas com revestimentos metálicos, a um método para impedir vazamento de fluido interno para o lado de fora de uma coluna ascendente compósita que tem um conjunto de revestimento metálico, e, a uma interface metal-compósito de uma coluna ascendente compósita que tem um conjunto de revestimento para uso na produção de hidrocarbonetos, onde uma ponta elastomérica é provida em uma interface metal-compósito do conjunto de revestimento metálico e integrada com uma camada elastomérica externa provida sobre o conjunto de revestimento que, em combinação com uma vedação mecânica entre a interface metal-compósito e um anel de transição, fornece um sistema de vedação dupla para a coluna ascendente compósita para prevenir vazamento de fluidos interiores.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A medida em que a exploração e produção de petróleo e gás caminha para águas profundas, o peso, custo e confiabilidade de sistemas sensíveis a águas profundas, tais como colunas ascendentes, tornam-se cada vez mais importantes. O termo coluna ascendente no geral descreve os diferentes tipos de tubulações discretas que estendem-se do leito submarino em direção à superfície da água. Estas incluem componentes tais como colunas ascendentes da perfuração, colunas ascendentes de produção, colunas ascendentes de manutenção do poços, colunas ascendentes catenárias, tubulação de produção, colunas ascendentes de produção, restringidor e linhas de paralização e linhas de retorno de lama. Colunas ascendentes podem ser construídas de metal e, mais particularmente, de aço. Mais recentemente, colunas ascendentes compósitas têm sido consideradas.

As vantagens que compósitos oferecem para colunas ascendentes de águas profundas são alta resistência e rigidez específica, baixo peso, resistência à corrosão, alto isolamento térmico, alto amortecimento e excelente desempenho de fadiga. A capitalização dessas e outras vantagens de aplicações de colunas ascendentes compósitas pode resultar em sistemas de baixo custo e maior confiabilidade para desenvolvimentos em águas profundas. Esforços têm sido desenvolvidos nos últimos anos para avaliar o potencial total de materiais compósitos para aplicações em colunas ascendentes em águas profundas. As economias de custo e a capacitação de colunas ascendentes compósitas para perfurações e operações de produção em águas profundas são particularmente atrativas.

Colunas ascendentes compósitas convencionais são construídas de um material compósito externo e um conjunto de revestimento interno. Mais particularmente, em uma coluna ascendente compósita convencional, um revestimento metálico ou elastomérico tubular delgado é preso coaxialmente nas conexões metálicas para formar o conjunto de revestimento. Uma camada de cisalhamento elastomérica é provida ao longo da superfície externa do conjunto de revestimento, seguido por um reforço do invólucro externo de compósito para formar a coluna ascendente compósita. A coluna ascendente compósita é aquecida para curar a camada de cisalhamento elastomérica e o invólucro externo de compósito. Uma camisa elastomérica externa e uma camada de invólucro externo de compósito são provido sobre o conjunto de compósito e curada termicamente para proteção contra danos externos e impacto na coluna ascendente compósita. É preciso que o conjunto de revestimento impeça vazamento por causa das características de fissuramento inerentes ao material compósito. A matriz de compósito desenvolverá micro-fissuras a pressões inferiores às que as fibras de compósito se rompem. O micro-fissuramento da matriz se dá por causa de tensões térmicas induzidas pelo ciclo de cura e pelas tensões mecânicas induzidas durante o ensaio de pressão de aceitação na fábrica da coluna ascendente compósita durante o processo de fabricação. Assim, conjuntos de revestimento são essenciais na garantia de hermeticidade a fluido das colunas ascendentes compósitas para impedir vazamento sob condições de fissuramento da matriz que são inevitáveis.

A integridade da coluna ascendente compósita, particularmente na interface entre o invólucro externo compósito e o conector metálico do conjunto de revestimento, apresenta um problema de confiabilidade para as colunas ascendentes compósitas. Colunas ascendentes compósitas com revestimentos elastoméricos têm uma vedação na terminação entre o conector metálico e um revestimento elastomérico que é formado unindo o material elastomérico do revestimento e um material elastomérico que é provido na ponta da terminação metálica. A confiabilidade do sistema de vedação é questionável, particularmente dado que a degradação ambiental ocorre nos elastômeros pelos fluidos de produção.

Embora revestimentos elastoméricos sejam aceitáveis para produção de colunas ascendentes compósitas, eles são pouco adequados para uso em colunas ascendentes de perfuração e produção de compósitos. A possibilidade de danos nos revestimentos elastoméricos pelas ferramentas mecânicas que são necessárias para operações de perfuração e manutenção tornam os revestimentos elastoméricos indesejáveis para esses tipos de operação. Assim, revestimentos metálicos para colunas ascendentes de perfuração e manutenção de compósitos estão sendo considerados. Revestimentos metálicos também têm aplicações como colunas ascendentes de produção de compósitos, já que o metal oferece melhor resistência a longo prazo ao fluidos de produção do que elastômeros. Em uma coluna ascendente compósita convencional que tem um revestimento metálico, o revestimento metálico é soldado diretamente no conector metálico em uma seção denominada interface metal-compósito (MCI). Alternativamente, o revestimento metálico é preso coaxialmente na MCI pelo uso de um anel de transição. O anel de transição é preso em uma extremidade na MCI e é soldado na outra extremidade ao revestimento metálico. Uma vantagem de usar um anel de transição é a capacidade de servir como uma transição entre o material do revestimento e da MCI, quando forem necessários materiais de graus diferentes. Por exemplo, o revestimento e o anel de transição podem ser construídos de titânio, embora aço possa ser usado para a MCI. A integridade da coluna ascendente compósita é governada pela resistência a fadiga das soldas do revestimento, incluindo a solda entre o revestimento e a MCI, ou a solda entre o revestimento e o anel de transição. Além do mais, a vedação entre o anel de transição e a MCI é crítica para a hermeticidade a fluido do conjunto da coluna ascendente compósita.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção fornece sistemas de vedação redundante para uma coluna ascendente compósita que tem um revestimento metálico que é preso mecanicamente a uma interface metal-compósito (MCI) por meio de um anel de transição, e métodos de impedir vazamento de fluido interior para o lado de fora das colunas ascendentes compósitas revestidas de metal.

Uma vedação elastomérica é provida entre a MCI e uma camada de cisalhamento elastomérica provida no lado de fora do conjunto de revestimento metálico da coluna ascendente compósita. A vedação elastomérica, em combinação com uma vedação mecânica entre a MCI e o anel de transição, fornece uma vedação dupla entre a MCI e o revestimento metálico para impedir vazamento de fluidos interiores para o lado de fora da coluna ascendente compósita. No caso da integridade da vedação mecânica ou da solda entre o revestimento e o anel de transição ser comprometida, a vedação elastomérica impediria o vazamento de fluidos internos.

A vedação elastomérica compreende uma ponta elastomérica que é aplicada em um estado não curado a uma extremidade interna da MCI e que estende-se ao longo de uma parte da superfície interna da MCI próxima à sua interface com o anel de transição. A ponta elastomérica se une com a camada de cisalhamento elastomérica por calor para formar a vedação elastomérica, da maneira discutida com mais detalhes a seguir.

A vedação mecânica entre a MCI e o anel de transição compreende sulcos internos e externos correspondentes. Uma pluralidade de sulcos internos é provida circunferencialmente ao longo de uma superfície interna da MCI. Cada sulco interno é uma união de trava mecânica, tal como, por exemplo, um conector Talon, que é usado para aplicações tubulares de aço para fornecer uma vedação metal com metal. Os sulcos correspondentes do anel de transição compreendem sulcos externos que se encaixam com os sulcos internos da MCI, quando o anel de transição for montado na extremidade interna da MCI. Os sulcos correspondentes se encaixam para formar a vedação mecânica entre o anel de transição e a MCI. A ponta elastomérica ao longo da interface da MCI e do anel de transição também se encaixa com o lado de fora do anel de transição. Um revestimento metálico é preso no anel de transição em uma extremidade oposta à MCI.

A camada de cisalhamento elastomérica em um estado não curado é aplicada por todo o comprimento da superfície externa do conjunto de revestimento, incluindo na MCI, na ponta elastomérica, no anel de transição e no revestimento. Um invólucro externo de compósito é envolto na camada de cisalhamento elastomérica para formar uma coluna ascendente compósita que é aquecida para curar o material compósito e a camada de cisalhamento elastomérica e a ponta elastomérica. O calor une a ponta elastomérica com a camada de cisalhamento elastomérica ao longo de suas interfaces para formar uma vedação elastomérica.

A vedação elastomérica opera em conjunto com a vedação mecânica formada pelos sulcos correspondentes do anel de transição e da MCI para fornecer um sistema de vedação dupla para a coluna ascendente revestida de metal compósito. Fluido que escoa através da coluna ascendente compósita é impedido de vazar para o lado de fora da coluna ascendente compósita pela vedação elastomérica e a vedação mecânica. No caso da integridade da vedação mecânica ou a integridade do revestimento ser comprometida, a vedação elastomérica impede o vazamento do fluido para o ambiente externo.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista elevacional de um esquema de um conjunto de perfuração e produção ao largo.

A figura 2 é uma vista seccional transversal e uma vista elevacional de um conjunto de revestimento metálico da coluna ascendente compósita convencional.

A figura 3 é uma vista de extremidade de um flange convencional para colunas ascendentes compósitas.

A figura 4 é uma vista seccional transversal e uma vista elevacional de uma interface metal-compósito convencional (MCI) para uma coluna ascendente compósita.

A figura 5 é uma vista quarto-seccional da MCI para uma coluna ascendente compósita que tem superfícies de vedação circunferencialmente ao longo da superfície tubular interna da MCI.

A figura 6 é uma vista quarto-seccional da MCI para uma coluna ascendente compósita que tem uma ponta elastomérica provida ao longo de uma superfície de vedação.

A figura 7 é uma vista quarto-seccional da MCI com a ponta elastomérica e um anel de transição presos na MCI.

A figura 8 é uma vista quarto-seccional da coluna ascendente compósita.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

A figura 1 é um esquema de um conjunto de perfuração e produção ao largo convencional 10 que ilustra o contexto da presente invenção. Uma plataforma ao largo 20 suporta o guindaste 24 que é um aparelho convencional para perfuração e manutenção em um furo de sondagem e para produção de hidrocarbonetos de um furo de sondagem. A plataforma ao largo 20 é suportada por flutuantes 22. Uma plataforma submarina 30 é provida no fundo do mar 32 e um furo de sondagem 34 estende-se para baixo do fundo do mar 32.

Uma coluna ascendente alongada convencional 40 estende-se entre o furo de sondagem 34 e a plataforma 20. A coluna ascendente 40 geralmente compreende um conector à plataforma de produção 42 próximo ao furo de sondagem 34 e às seções da coluna ascendente 44 que estendem-se entre as plataformas 20 e 30, e que são conectadas a ela por meio de uniões flexíveis ou cônicas 46, e a seção telescópica 48. Uniões flexíveis 46 e uniões telescópicas 48 acomodam o movimento da plataforma 20 em relação à plataforma submarina 30 e o furo de sondagem 34. As seções da coluna ascendente alongadas 44 que compreendem a coluna ascendente convencional 40 são presas coaxialmente umas nas outras. Cada seção da coluna ascendente 44 deve acomodar a pressão do fluido ou gás dentro da seção, bem como a carga de tração que é provocada pela suspensão de seções da coluna ascendente adicionais 44 abaixo da seção, a carga do tensionador e os momentos de dobramento impostos pelo movimento relativo da plataforma 20 em relação à plataforma submarina 30.

Em uma coluna ascendente compósita, conectores metálicos são presos coaxialmente aos revestimentos para formar um conjunto de revestimento que é envolto com uma camada de cisalhamento elastomérica, um reforço de invólucro externo de compósito, uma camisa elastomérica externa e um invólucro externo para proteção contra impacto e danos externos. O invólucro externo de compósito consiste de fibras de pequenos diâmetros (6 a 10 microns) de alta resistência e módulo embutidas em um material de matriz de polímero, por exemplo, resinas ou colas. Os materiais de resina têm interfaces coladas que captura as características desejáveis tanto das fibras como da matriz. As fibras levam a carga principal no material compósito, enquanto que a matriz mantém as fibras na orientação preferida. A matriz também age para transferir carga para as fibras e protege as fibras do ambiente em volta. As propriedades do material compósito dependem de dois componentes principais, as fibras e a matriz polimérica. Matrizes poliméricas de termocura ou termoplásticas normalmente conhecidas podem ser usadas. Materiais de matriz preferidos incluem ésteres de vinila e epóxies. Uma fibra preferida é uma fibra de carbono de poliacrilonitrila (PAN) de módulo médio (33 msi ou 44 msi) de baixo custo. Além do mais, um híbrido de vidro e fibras de carbono incorporado na matriz é aceitável. As fibras podem também incluir fibras de vidro, tais como fibras de vidro E.

A figura 2 mostra um conjunto de revestimento convencional 105 para uma coluna ascendente compósita que compreende uma extensão do flange 200 próxima a cada extremidade de uma seção tubular do revestimento 110. Cada extensão do flange 200 compreende um flange 210, uma seção da tubulação 220 e uma interface metal-compósito (MCI) 230. O flange 210 mostrado nas figuras 2 e 3 inclui uma pluralidade de furos de sondagem 212 ao longo de seu perímetro para prender coaxialmente uma pluralidade de seções do revestimento umas nas outras, alinhando os furos de sondagem de flanges opostos e prendendo com parafusos ou outros meios conhecidos na tecnologia. Outras configurações de conector metálico adequadas normalmente usada na indústria são adequadas para a presente invenção.

A seção da tubulação 220 da extensão do flange 200 fornece um deslocamento entre o flange 210 e a MCI 230. A título de exemplo, e não de limitação, a seção da tubulação 220 que tem um diâmetro externo de aproximadamente 24 polegadas (60,96 centímetros) pode ter um comprimento de aproximadamente 31 polegadas (78,74 centímetros) que provê uma região para manobra das ferramentas do conjunto do flange entre o flange 210 e a MCI 230 durante a instalação. A seção da tubulação 220 é presa na sua extremidade interna 222 oposta ao flange 210 na MCI 230. Um meio preferido para prender a seção da tubulação 220 e a MCI 230 é soldando as extremidades uma na outra. Alternativamente, a seção da tubulação 220 e a MCI 230 podem ser fabricadas de uma seção tubular contínua que tem a extremidade interna 232 próxima à MCI230.

No conjunto de revestimento 105, um anel de transição tubular 270 é preso coaxialmente em uma extremidade na extremidade interna 232 da MCI 230. A outra extremidade do anel de transição 270 é preso na seção do revestimento 110. O anel de transição 270 pode ser preso coaxialmente soldando suas extremidades na extremidade interna 232 da MIC 230 e na seção do revestimento 110 ou, alternativamente, pode ser fabricado a partir de uma união tubular contínua com MCI 230 ou com a seção do revestimento 110.

A figura 4 mostra uma coluna ascendente compósita convencional 100. A MCI 230 compreende uma pluralidade de sulcos externos 234 que estão ilustrados em uma configuração de detenção. Embora quatro sulcos de detenção 234 estejam mostrados, o número pode variar de acordo com o uso particular. Além do mais, outras configurações além de uma configuração de detenção são aceitáveis. Cada sulco 234 é uma união de travamento mecânico que é fabricada na superfície externa da MCI 230. Uma camada de cisalhamento elastomérica 300 em um estado não curado é aplicada na superfície externa do conjunto de revestimento 105 da figura 2 para fornecer uma interface entre o conjunto de revestimento 105 e um invólucro externo de compósito estrutural 400. A camada de cisalhamento elastomérica 300 pode ter qualquer espessura adequada, e a espessura pode variar em regiões particulares do conjunto de revestimento 105 de forma a se obterem as características desejadas. A título de exemplo, e não de limitação, a espessura da camada de cisalhamento elastomérica 300 pode ser aproximadamente 0,09 polegada (2,286 milímetros) por todo o comprimento do conjunto de revestimento, enquanto que a espessura da camada de cisalhamento pode ser reduzida a aproximadamente 0,01 polegada (0,254 milímetro) nos sulcos externos 234. Uma interface da camada de cisalhamento elastomérica mais delgada aplicada nos sulcos externos 234 permite que a superfície dos sulcos 234 e a camada de cisalhamento 300 se movam em relação ao invólucro externo de compósito estrutural 400.

O invólucro externo de compósito estrutural 400 é um tubo de compósito que compreende carbono, vidro ou outras fibras de reforço e uma matriz de epóxi, conforme previamente discutido, que é fabricado sobre o conjunto de revestimento 105 usando um processo de enrolamento de filamento. Geralmente, o invólucro externo de compósito 400 é enrolado sobre a camada de cisalhamento elastomérica 300 que foi aplicada no conjunto de revestimento 105. O invólucro externo de compósito inclui camadas helicoidais que estendem-se axialmente entre a MCI 230 da coluna ascendente de compósito e as camadas de arco que são aplicadas circunferencialmente em torno da camada de cisalhamento elastomérica 300. Tanto as camadas helicoidais como a camada de cisalhamento elastomérica 300 são compactadas em sulcos externos 234 da MCI 230 por uma camada de fibra e enrolamentos de arco da matriz do invólucro externo de compósito 400. O processo de enrolamento de filamento para fabricar invólucro externo de compósito 400 sobre o conjunto de revestimento 105 está descrito no geral como se segue. O invólucro externo de compósito 400 consiste de camadas helicoidais e de arco alternadas, incluindo uma camada de arco de consolidação inicial que é enrolada sobre a camada de cisalhamento elastomérica 300. Depois de enrolar cada uma das camadas de fibra de helicoidal da matriz, a camada é compactada em um sulco externo 234 com enrolamentos de arco. Uma pluralidade de camadas helicoidais é então compactada em cada um dos sulcos externos 234. Camadas de reforço localizadas da fibra e da matriz podem ser aplicadas sobre a MCI 230 e compactadas em cada um dos sulcos externos 234 para melhorar a distribuição de carga entre os sulcos 234 e aumentar a resistência da MCI 230. A espessura das camadas de compósitos individuais pode ser aproximadamente 0,03 polegada (0,762 milímetros). Uma camada final de enrolamentos de arco é enrolada por todo o comprimento do conjunto de revestimento 105, incluindo a MCI 230, completando assim o enrolamento do filamento do invólucro externo de compósito 400. Outros processos de enrolamento do filamento reconhecidos na tecnologia podem ser adequados para a presente invenção.

Depois que o enrolamento do filamento é completado, o conjunto enrolado é transferido para um forno, ou o forno é transferido para o conjunto, onde calor é aplicado para curar a matriz de termocura do invólucro externo de compósito 400 e a camada de cisalhamento elastomérica 300. Depois da cura, a camisa externa 500 de um material elastomérica não curado é aplicada por todo o comprimento da coluna ascendente compósita resultante 100 para impedir migração de água do mar para dentro da parede do compósito e através da sua interface com MCI. A camisa elastomérica externa 500 fornece proteção contra danos externos e um grau de proteção contra impacto, atenuar os danos causados por pequenos objetos caídos e manuseio indevido da coluna ascendente compósita 100. Um compósito de vidro E ou outras fibras de reforço, tal como carbono em uma matriz polimérica 600, podem ser enroladas com filamento sobre a camisa elastomérica externa 500 para compactar a camisa durante a cura e fornecer proteção contra arranhão.

A coluna ascendente de compósito é então aquecida a temperatura adequada para curar a camisa externa elastomérica 500 e o invólucro externo de proteção contra arranhão 600.

Referindo-se à vista quarto-seccional da MCI 230 mostrada na figura 5, uma primeira virola 250 e uma segunda virola 260 são providas circunferencialmente ao longo da superfície tubular interna da MCI 230. A segunda virola 260 fica posicionada entre a primeira virola 262 e a extremidade interna 232 da MCI 230. A segunda virola 260 define a superfície de vedação elastomérica 262 que estende-se ao longo da superfície tubular interna da MCI 230 a partir da segunda virola 260 até a extremidade interna 232. A primeira virola 250 define a superfície de vedação mecânica 252 que estende-se ao longo da superfície tubular interna da MCI 230 entre a primeira virola 250 e a segunda virola 260. Uma pluralidade de sulcos internos 254 é provida circunferencialmente ao longo da superfície da vedação mecânica 252. Cada sulco 254 é uma união de trava mecânica que é usinada, retificada ou fabricada de outra forma na superfície tubular interna da MCI 230. Embora sulcos 254 estejam ilustrados em uma configuração Talon, outras configurações comuns na tecnologia são aceitas.

Referindo-se à figura 6, uma ponta elastomérica 264 em um estado não curado é aplicada na extremidade interna 232 da MCI 230. A ponta elastomérica 264 estende-se ao longo da superfície externa da MCI 230 em torno da extremidade interna 232 e ao longo da superfície de vedação elastomérica 262 para apoiar na segunda virola 260. A ponta elastomérica 264 é preferivelmente moldada na extremidade interna 232, mas pode ser aplicada por outros métodos de fabricação. A espessura da ponta elastomérica 260 ao longo da superfície de vedação 262 deve ser substancialmente similar à profundidade da segunda virola 260 dentro da superfície interna da MCI 230, de maneira tal que a camada elastomérica ao longo da superfície de vedação 262 fique substancialmente alinhada com a superfície de vedação mecânica 252.

De volta à figura 7, um anel de transição tubular 270 que tem sulcos externos 274 que corresponde aos sulcos internos 254 da superfície de vedação mecânica 252 da MCI 230 é encaixado na extremidade interna 232 da MCI 230, uma extremidade se assentando contra a primeira virola 250 e a outra extremidade estendendo-se para fora da extremidade interna 232. Sulco externos correspondentes 274 do anel de transição 270 e os sulcos internos 254 da superfície de vedação mecânica 252 se encaixam para formar a vedação mecânica 272 entre a superfície interna da MCI 230 e a superfície externa do anel de transição 270. A ponta elastomérica 264 se encaixa com o anel de transição 270 próximo à superfície da vedação elastomérica 262. Uma seção do revestimento 110 é presa no anel de transição 270 próximo à extremidade interna do anel de transição 276. O anel de transição 270 e a seção do revestimento 110 podem ser presas soldando-as uma na outra coaxialmente ou, alternativamente, fabricando-as a partir de uma seção tubular contínua.

Referindo-se à modalidade mostrada na figura 8 e à discussão prévia com referência à figura 4, a camada de cisalhamento elastomérica 300 é aplicada por todo o comprimento das superfícies externas da seção do revestimento 110, do anel de transição 270, da ponta elastomérica 264 e da MCI 230. O invólucro externo de compósito estrutural 400 é envolto na camada de cisalhamento elastomérica 300 conforme previamente discutido e a coluna ascendente compósita resultante 100 é aquecida para curar o invólucro externo de compósito 400, a camada de cisalhamento elastomérica 300 e a ponta elastomérica 264. A camada de cisalhamento elastomérica 300 e a ponta elastomérica 264 se unem uma na outra ao longo de suas interfaces para formar a vedação elastomérica 266.

Depois que a coluna ascendente compósita 100 é curada, a camisa externa 500 de um material elastomérico não curado é aplicado por todo o comprimento da coluna ascendente compósita 100, seguida com um enrolamento de filamento de fibras de reforço em uma matriz polimérica 600. O conjunto é aquecido a uma temperatura adequada para curar a camisa externa elastomérica 500 e a matriz polimérica 600, provendo, assim, proteção do conjunto de revestimento da coluna ascendente compósita contra danos externos e proteção contra impacto.

A vedação elastomérica 266 fornece uma segunda vedação, ou vedação dupla, para a coluna ascendente compósita 100, além da vedação mecânica formada entre os sulcos interno e externos correspondentes 254, 274 da MCI 230 e do anel de transição 270, respectivamente. A vedação elastomérica 266 e a vedação mecânica 272 impede que fluidos ou gases dentro da coluna ascendente compósita 100 vazem para o lado de fora. Entretanto, no caso da integridade da vedação mecânica 272 ou do conjunto de revestimento 105 se comprometida, ou a solda entre o revestimento e o anel de transição falhar, a vedação elastomérica 266 impediria o fluido de vazar para o lado de fora da coluna ascendente compósita 100. Por exemplo, em colunas ascendentes compósitas em que a solda entre o anel de transição 270 e a seção do revestimento 110 apresentam problemas ou a vedação mecânica 272 apresenta problemas, fluidos ou gases dentro do conjunto de revestimento 105 migrariam através da sol ou vedação mecânica com problemas 272 e sob a camada de cisalhamento elastomérica 300. A pressão do fluido ou gases vazados forçariam a ponta elastomérica 264 contra a superfície de vedação elastomérica 262 da MCI 230, que minimizaria ou impediria que fluidos ou gases escapassem em torno da vedação elastomérica 266 para o lado de fora da coluna ascendente compósita 100. Assim, o uso da vedação elastomérica 266 em uma coluna ascendente compósita aumentaria a confiabilidade do sistema de vedação e proporcionaria tempo adicional para recuperar e reparar o revestimento ou a vedação mecânica com problemas ao mesmo tempo em que impediria vazamento de fluidos interiores para o ambiente externo.

Informação adicional relativa a colunas ascendentes de vedação para colunas ascendentes compósitas está divulgada no pedido de

patente U.S. no. série_intitulado Redundant Seal Design for Composite

Risers with Metal Liners, que tem como inventor Mamdouh M. Salama (e co- inventor aqui) e depositado na mesma data deste pedido de patente, cuja divulgação está aqui incorporada na íntegra como referência. Informação de base útil relativa a colunas ascendentes de perfuração de compósito está divulgada nos artigos seguintes, cada um dos quais está aqui incorporado na sua íntegra como referência: Composite Risers are Ready for Field Applications - Status of Technology, Field Demonstration and Life Cycle Economics 13th International Deep Offshore Technology Conference (DOT 2001), Rio de Janeiro, Brasil, outubro, 17-19, 2001: Remaining Challenges of Advanced Composites for water depth sensitive systems, apresentado no 2 Annual Deep Offshore Technology Int. Conf. que aconteceu em New 20 Orleans, Lousiania em 7-9 de novembro de 2000; OTC 11006: Design Conference que aconteceu em Houston, Texas em 3-6 de maio de 1999; SPE 50971: Composite Production Riser Testing and Qualification, SPE Production & Facilities, agosto de 1998 (p. 168 - 178).

Claims

1. Sistema de vedação redundante para colunas ascendentes compósitas com revestimentos metálicos, compreendendo duas vedações em uma coluna ascendente compósita que tem um conjunto de revestimento metálico, onde as duas vedações evitam vazamento do fluido interno para fora da coluna ascendente compósita (100), cujo sistema de vedação compreendendo adicionalmente: uma vedação mecânica (272) no conjunto de revestimento (105) entre um anel de transição (270) e uma interface metal-compósito (230); e, uma vedação elastomérica (266) entre uma ponta elastomérica (264) provida na interface metal-compósito (230) e uma camada de cisalhamento elastomérica (300) provida no lado de fora do conjunto de revestimento (105) da coluna ascendente compósita (100), caracterizado pelo fato de que o anel de transição (270) e a ponta elastomérica (264) são componentes diferentes da coluna ascendente compósita (100).

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vedação elastomérica (266) impede vazamento de fluidos internos para o lado de fora da coluna ascendente compósita (100) no caso da integridade da vedação mecânica (272) ou da integridade do revestimento metálico ser comprometida.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ponta elastomérica (264) é provida próxima a uma interface entre a interface metal-compósito (230) e o anel de transição (270).

4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a vedação elastomérica (266) impede vazamento de fluidos internos para o lado de fora da coluna ascendente compósita (100) no caso da integridade da vedação mecânica (272) ou da integridade do revestimento metálico ser comprometida.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ponta elastomérica (264) e a camada de cisalhamento elastomérica (300) são unidas uma na outra para formar a vedação elastomérica (266).

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ponta elastomérica (264) e a camada de cisalhamento elastomérica (300) são providas em um estado não curado e são curadas para formar a vedação elastomérica (266).

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel de transição (270) é soldado a uma seção de revestimento no conjunto de revestimento (105).

8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel de transição (270) compreende parte de uma seção de revestimento tubular contínua no conjunto de revestimento (105).

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vedação mecânica (272) compreende sulcos de conformação entre o anel de transição (270) e a interface metal-compósito (230).

10. Método para impedir vazamento de fluido interno para o lado de fora de uma coluna ascendente compósita que tem um conjunto de revestimento metálico, compreendendo as etapas de: fornecer duas vedações; e deixar que fluido escoe através da coluna ascendente compósita (100), onde o fluido é impedido de vazar para o lado de fora da coluna ascendente compósita (100) pelas vedações duplas; onde uma das vedações duplas compreende uma vedação elastomérica (266) entre uma ponta elastomérica (264) provida em uma interface metal-compósito (230) do conjunto de revestimento e uma camada de cisalhamento elastomérica (300) provida no lado de fora do conjunto de revestimento (105) da coluna ascendente compósita (100), caracterizado pelo fato de que a ponta elastomérica (264) é provida entre a interface metal-compósito (230) e um anel de transição (270 do conjunto de revestimento (105), de forma que o anel de transição (270) e a ponta elastomérica (264) são componentes diferentes da coluna ascendente compósita (100).

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, no caso de vazamento do fluido, o fluido vazado força a ponta elastomérica (264) contra a interface metal-compósito (230) para impedir que o fluido vaze para o lado de fora da coluna ascendente compósita (100).

12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a outra das vedações duplas compreende uma vedação mecânica (272) no conjunto de revestimento (105) entre a interface metal-compósito (230) e o anel de transição (270).

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que, no caso de vazamento do fluido em torno da vedação mecânica (272), o fluido vazado força a ponta elastomérica (264) contra a interface metal- compósito (230) para impedir que o fluido vaze para o lado de fora da coluna ascendente compósita (100).

14. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que, no caso de vazamento do fluido a partir do revestimento, o fluido vazado força a ponta elastomérica (264) contra a interface metal-compósito (230) para impedir que o fluido vaze para o lado de fora da coluna ascendente compósita (100).

15. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a vedação elastomérica (266) impede vazamento do fluido para o lado de fora da coluna ascendente compósita (100) no caso da integridade da vedação mecânica (272) ou da integridade do revestimento ser comprometida.

16. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que se prove a vedação mecânica (272) com sulcos de conformação entre o anel de transição (270) e a interface metal-compósito (230).

17. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o anel de transição (270) compreende parte de uma seção de revestimento tubular contínua no conjunto de revestimento (105).

18. Interface metal-compósito de uma coluna ascendente compósita que tem um conjunto de revestimento para uso na produção de hidrocarbonetos, compreendendo: uma ponta elastomérica (264) provida ao longo de uma extremidade da interface metal-compósito (230) para formar uma vedação elastomérica (266) com uma camada de cisalhamento elastomérica (300) provida no lado de fora do conjunto de revestimento (105) para impedir vazamento de fluido interno para o lado de fora da coluna ascendente compósita (100); e, uma superfície de vedação mecânica (252) na superfície interna da interface metal-compósito (230) para formar uma vedação mecânica (272) com um anel de transição (270) metálico do conjunto de revestimento (105) para impedir vazamento de fluido interno para o lado de fora da coluna ascendente compósita (100), caracterizada pelo fato de que a vedação elastomérica (266) e a vedação mecânica (272) são vedações separadas e distintas.

19. Interface de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a ponta elastomérica (264) e a camada de cisalhamento elastomérica (300) são providas em um estado não curado e são curadas para formar a vedação elastomérica (266).

20. Interface de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a ponta elastomérica (264) é provida próxima a uma interface entre a interface metal-compósito (230) e o anel de transição (270) do conjunto de revestimento (105).

21. Interface de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que a ponta elastomérica (264) e a camada de cisalhamento elastomérica (300) são providas em um estado não curado e são curadas para formar a vedação elastomérica (266).

22. Interface de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a superfície de vedação mecânica (252) compreende adicionalmente sulcos internos que correspondem aos sulcos externos do anel de transição (270) para formar a vedação mecânica (272).

23. Interface de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o anel de transição (270) é soldado a uma seção de revestimento no conjunto de revestimento (105).

24. Interface de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o anel de transição (270) compreende parte de uma seção de revestimento tubular contínua no conjunto de revestimento (105).