BR102013017228A2

BR102013017228A2 - Conector para conduto flexível

Info

Publication number: BR102013017228A2
Application number: BRBR102013017228-6A
Authority: BR
Inventors: Fabiano Bertoni; Facundo Sebastian López
Original assignee: Símeros Projetos Eletromecânicos Ltda
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-08-04
Also published as: EP3018395A4; EP3018395A1; US20160153598A1; WO2015000049A1

Abstract

Conector para conduto flexível. A presente invenção propõe um conector (10) para conduto flexível (50) compreendendo um envoltório externo (40) em formato tubular, dotado de uma extremidade anterior (44) e uma extremidade posterior (45); um conjunto de vedação externa (70) cooperante com a extremidade posterior (45) do envoltório externo (40) e com um conduto flexivel (50); um flange de fechamento (30) fixado à extremidade anterior (44) do envoltório externo (40) e associado a um flange de conexão (20); e um conjunto de vedação interna (80), cooperante com o conduto flexível (50). De acordo com a invenção, o flange de fechamento (30) estende-se até uma posição substancialmente anterior à região contida abaixo de uma armadura de tração interna (54) do conduto flexível (50).

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”.

Refere-se a presente invenção a um conector para conduto flexível utilizado no transporte de fluidos em sistemas de extração de petróleo e gás offshore. Um conector, do inglês end-fitting, para um conduto flexível, é responsável por sustentar, acomodar e fixar todas as camadas da extremidade de um conduto · flexível, mantendo a estanqueidade interna e externa do dito conduto flexível, e conectando dito conduto flexível a um elemento adjacente, tal como outro segmento de conduto flexível, a uma estação manifold, ou a uma plataforma ou navio de extração de petróleo e gás.

Na área da extração de petróleo offshore a coleta do petróleo e gás extraídos nos poços do fundo do mar se dá por meio de condutos horizontais, do inglês flowlines, geralmente estáticos, e de condutos preponderantemente verticais, do inglês risers, responsáveis pela ligação entre os condutos horizontais e a plataforma ou navio de extração de petróleo. Os condutos verticais podem ser do tipo rígido ou flexível.

Notadamente, os condutos flexíveis (risers flexíveis) utilizados para este fim são expostos a diversas intempéries provenientes do meio em que estão inseridos. As fortes correntezas e a própria água do mar exigem que os condutos flexíveis estejam preparados para todas as adversidades a que lhes são impostas.

Para tanto, já são previstos no, estado da técnica condutos flexíveis fabricados com diversas camadas, de materiais e de formas diferentes.

Entre as camadas presentes em um conduto flexível estão a armadura de tração interna e a armadura de tração externa, fabricadas a partir de arames de aço dispostos helicoidalmente e responsáveis pela resistência à tração do conduto flexível. Adicionalmente, podem-se ter mais camadas de armadura de tração, aumentando a resistência à tração do conduto flexível. No entanto, as camadas da armadura de tração ainda são responsáveis por grande parte das falhas por fadiga dos condutos flexíveis.

Devido à complexidade de fabricação dos condutos flexíveis e ao tamanho do bobinado do arame da armadura de tração utilizado nesse processo, são utilizados segmentos de condutos flexíveis de aproximadamente 1000 metros de comprimento ao longo de uma linha de coleta de petróleo. Sendo assim, para atingir o comprimento necessário da linha de coleta de acordo com sua aplicação, são instalados conectores nas extremidades de cada segmento de conduto flexível a fim de realizar a ligação entre diferentes segmentos de condutos flexíveis. Além disso, os conectores são utilizados para conectar a extremidade de um conduto flexível a uma estação manifold, ou a uma plataforma ou navio de extração de petróleo.

Os conectores são responsáveis por sustentar, acomodar e fixar todas as camadas do conduto flexível, mantendo sua estanqueidade interna e externa. Um conector compreende uma porção prolongada sobre a qual a armadura de tração interna e a armadura de tração externa são ancoradas. Um conjunto de vedação interna, responsável pela estanqueidade interna do conduto flexível, encontra-se em cooperação com a extremidade mais interna da porção prolongada e com uma camada polimérica de vedação interna do conduto flexível.

Durante o processo de montagem do conector no conduto flexível, é necessária a realização de um dobramento na armadura de tração interna e na armadura de tração externa, a fim de que um operador tenha acesso à região de ativação do conjunto de vedação interna. Ao realizar-se esse dobramento da armadura de tração interna e da armadura de tração externa, os arames de aço que as compõem deformam plasíicamente, de modo a adquirirem tensões residuais elevadas, o que se caracteriza como um grande fator de falha por fadiga das armaduras de tração do conduto flexível. De fato, dissecações de conectores que estavam em operação ou que foram submetidos a testes de qualificação (teste de fadiga do tipo tensão-tensão e tensão-flexão) atestaram que a região crítica de falha do conduto flexível corresponde justamente à região na qual foi realizado o dobramento da armadura de tração interna e da armadura de tração externa.

Para eliminar a necessidade de dobrar a armadura de tração interna e a armadura de tração externa do conduto flexível, e assim aumentar a sua resistência à fadiga, o documento US20120211975 propõe um conector para conduto flexível possuindo um conjunto de vedação interna deslocado da posição abaixo da região sobre a qual as armaduras de tração são ancoradas para uma posição junto a um flange de fechamento do conector. Dessa forma, não há necessidade de dobrar as armaduras de tração do conduto flexível para se acessar ‘ a região de montagem do conjunto de vedação interna. Em outras palavras, a montagem do conjunto de vedação interna passou a ser independente da ancoragem da armadura de tração interna e da armadura de tração externa.

Um conector convencional para conduto flexível pertencente ao estado da técnica ainda apresenta inconvenientes. Apesar do conector com conjunto de vedação interna deslocado, proposto em US20120211975, dispensar a operação de dobramento das armaduras de tração, para sua montagem no conduto flexível, o flange de fechamento do dito conector é dotado de uma porção prolongada que avança por baixo das armaduras de tração.

Durante a montagem do conector no conduto flexível, a porção prolongada do flange de fechamento é introduzida por baixo das armaduras de tração a partir de uma intervenção manual de operadores. Para que o flange de fechamento seja montado no conduto flexível com um ajuste de folga adequado, é necessária preparar a superfície da camada do dito conduto flexível sobre a qual o flange de fechamento é montado, incluindo uma área superficial que cubra todo o comprimento da porção prolongada do dito flange de fechamento. Ainda, a introdução da porção prolongada do flange de fechamento por baixo das armaduras de tração do conduto flexível induz uma abertura excessiva nas ditas armaduras de tração. Para prosseguimento da montagem do conector, necessita-se realizar uma contenção dessa abertura excessiva. Para tanto, conforme revelado em US20120211975, as pontas das armaduras de tração necessitam ser encaixadas em um suporte de apoio fixado no flange de fechamento. As tarefas de montagem descritas acima consomem um considerável tempo e uma considerável quantidade de recursos financeiros para serem executadas.

Com o intuito de eliminar esses inconvenientes, a presente invenção propõe um conector para conduto flexível, compreendendo um envoltório externo em formato tubular, dotado de uma extremidade anterior e uma extremidade posterior; um conjunto de vedação externa cooperante com a extremidade posterior do envoltório externo e com um conduto flexível; um flange de fechamento fixado à · extremidade anterior do envoltório externo e associado a um flange de conexão; e um conjunto de vedação interna, cooperante com o conduto flexível. De acordo com a invenção, o flange de fechamento estende-se até uma posição substancialmente anterior à região contida abaixo de uma armadura de tração interna do conduto flexível. O termo “abaixo” deve ser interpretado como “mais próximo ao centro”. Em outras palavras, o flange de fechamento segundo a invenção não é dotado de uma porção prolongada que avança por baixo das armaduras de tração, tal como a porção prolongada presente no flange de fechamento do conector do estado da técnica.

Assim, vantajosa mente, de acordo com a solução proposta, tem-se um flange de fechamento de fabricação simplificada. Ainda, vantajosamente, a montagem do conector no conduto flexível também é simplificada. Mais particularmente, em comparação ao estado da técnica, a etapa de introdução da porção prolongada do flange de fechamento por baixo das armaduras de tração é eliminada. Dessa forma, reduz-se a intervenção manual de operadores e, portanto, as chances de ocorrência de falhas na montagem dos conectores nos condutos flexíveis. Além disso, com a ausência da porção prolongada, reduz-se a área de preparação da camada do conduto flexível sobre a qual o flange de fechamento é montado. Ainda, com a ausência da porção prolongada que avança por baixo das armaduras de tração, fica eliminada a abertura excessiva das ditas armaduras de tração. Consequentemente, para prosseguimento da montagem do conector, não há necessidade de se realizar qualquer contenção de abertura das armaduras de tração. Todas as vantagens descritas acima contribuem para uma redução no tempo e nos recursos dispendidos na montagem do conector no conduto flexível. A invenção será melhor compreendida com a descrição detalhada a seguir, que melhor será interpretada com auxílio das figuras, a saber: A Figura 1 apresenta uma vista em corte longitudinal de um conector convencional (10’), pertencente ao estado da técnica, montado em um conduto flexível (50). A Figura 2 apresenta uma vista em corte longitudinal de um conector (10), de acordo com uma incorporação da invenção, montado em um conduto flexível (50). A Figura. 3 apresenta uma vista em corte longitudinal de um conector (10), de acordo com uma incorporação alternativa da invenção, montado em um conduto flexível (50). A descrição detalhada a seguir é realizada com base em um conduto flexível (50) dotado de seis camadas, já previsto pelo estado da técnica. No entanto, ficará evidente que a invenção ora proposta não se configura apenas para um condutor flexível (50) de seis camadas, podendo ser aplicada em outros condutos ' flexíveis com diferentes números de camadas, respeitando o escopo das reivindicações.

Um conduto flexível (50) de seis camadas sobrepostas, como se pode visualizar nas Figuras 1, 2 e 3, é composto por uma carcaça interna (51), uma camada polimérica de vedação interna (52), uma armadura de pressão (53), uma armadura de tração interna (54), uma armadura de tração externa (55) e uma camada polimérica de vedação externa (56).

Um conector (10’) para conduto flexível (50), como descrito em US20120211975 e como pode ser visualizado na Figura 1, compreende um envoltório externo (40’) em formato tubular, dotado de uma extremidade anterior (44’) e uma extremidade posterior (45’); um conjunto de vedação externa (70’) cooperante com a extremidade posterior (45’) do envoltório externo (40’) e com um conduto flexível (50), de modo a praticar uma vedação em relação ao ambiente externo ao dito conduto flexível (50); um flange de fechamento (30’) fixado à extremidade anterior (44’) do envoltório externo (40’) e associado a um flange de conexão (20’); e um conjunto de vedação interna (80’), cooperante com o conduto flexível (50), de modo a praticar uma vedação em relação ao ambiente interno ao dito conduto flexível (50).

Ainda, o fSange de fechamento (30’) é dotado de uma porção . prolongada (33’) que avança por baixo das armaduras de tração (54, 55). Durante a montagem do conector (10’) no conduto flexível (50), a porção prolongada (33’) do flange de fechamento (30’) é introduzida abaixo das armaduras de tração (54, 55) a partir de uma intervenção manual de operadores. Para que o flange de fechamento (30’) seja montado no conduto flexível (50) com um ajuste de folga adequado, é necessária preparar a superfície da camada do dito conduto flexível (50) sobre a qual o flange de fechamento (30’) é montado, incluindo uma área superficial que cubra todo o comprimento da porção prolongada (33’) do dito flange de fechamento (30’). Mais particularmente, na incorporação representada na Figura 1, a área superficial a ser preparada corresponde à área da armadura de pressão (53) sobre a qual a porção prolongada (33’) é introduzida.

Ainda, a introdução da porção prolongada (33’) do flange de fechamento (30’) por baixo das armaduras de tração (54, 55) do conduto flexível (50) induz uma abertura excessiva nas ditas armaduras de tração (54, 55). Para prosseguimento da montagem do conector (10’), mas particularmente para fixação da extremidade anterior (44’) do envoltório externo (40’) no flange de fechamento (30’), necessita-se realizar uma contenção dessa abertura excessiva. Para tanto, conforme revelado em US20120211975, as pontas das armaduras de tração (54, 55) necessitam ser encaixadas em um suporte de apoio (34’) fixado no flange de fechamento (30’). As tarefas de montagem descritas acima consomem um considerável tempo e uma considerável quantidade de recursos financeiros para serem executadas.

Com o intuito de eliminar esses inconvenientes, a presente invenção propõe um conector (10) para conduto flexível (50), como se pode visualizar nas Figuras 2 e 3, compreendendo um envoítório externo (40) em formato tubular, dotado de uma extremidade anterior (44) e uma extremidade posterior (45); um conjunto de vedação externa (70) cooperante com a extremidade posterior (45) do envoltório externo (40) e com um conduto flexível (50); um flange de fechamento (30) fixado à extremidade anterior (44) do envoltório externo (40) e associado a um · flange de conexão (20); e um conjunto de vedação interna (80), cooperante com o conduto flexível (50). De acordo com a invenção, o flange de fechamento (30) estende-se até uma posição substancialmente anterior à região contida abaixo de uma armadura de tração interna (54) do conduto flexível (50). O termo “abaixo” deve ser interpretado como “mais próximo ao centro”. Em outras palavras, o flange de fechamento (30), segundo a invenção, não é dotado de uma porção prolongada que avança por baixo das armaduras de tração (54, 55), tal como a porção prolongada (33’) presente no flange de fechamento (30’) do conector (10’) do estado da técnica.

Assim, vantajosamente, de acordo com a solução proposta, tem-se um flange de fechamento (30) de fabricação simplificada. Ainda, vantajosamente, a montagem do conector (10) no conduto flexível (50) também é simplificada. Mais particularmente, em comparação ao estado da técnica, a etapa de introdução da porção prolongada (33’) do flange de fechamento (30’) por baixo das armaduras de tração (54, 55) é eliminada. Dessa forma, reduz-se a intervenção manual de operadores e, portanto, as chances de ocorrência de falhas na montagem dos conectores (10) nos condutos flexíveis (50). Além disso, com a ausência da porção prolongada (33’), reduz-se a área de preparação da camada do conduto flexível (50), sobre a qual o flange de fechamento (30) é montado. Ainda, com a ausência da porção prolongada (33’) que avança por baixo das armaduras de tração (54, 55), fica eliminada a abertura excessiva das ditas armaduras de tração (54, 55).

Consequentemente, para prosseguimento da montagem do conector (10), não há necessidade de se realizar qualquer contenção de abertura das armaduras de tração (54, 55). Todas as vantagens descritas acima contribuem para uma redução no tempo e nos recursos dispendidos na montagem do conector (10) no. conduto flexível (50). O conjunto de vedação externa (70) é responsável por praticar uma vedação em relação ao ambiente externo ao conduto flexível (50). Mais particularmente, o conjunto de vedação externa (70) atua sobre a camada polimérica de vedação externa (56) do dito conduto flexível (50). De acordo com a incorporação · representada, como se pode visualizar nas Figuras 2 e 3, o conjunto de vedação externa (70) compreende um anel de expansão (71) posicionado abaixo da camada polimérica de vedação externa (56) e um anel de vedação (72) em forma de cunha atuante sobre a dita camada polimérica de vedação externa (56) e contra um rebaixo presente na extremidade posterior (45) do envoltório externo (40), dito'anel de vedação (72) sendo coberto por um flange de ativação (73) fixado na extremidade posterior (45) do envoltório externo (40) por meio de parafusos (74). Adicionalmente, o conjunto de vedação externa (70) pode compreender um ou mais anéis de vedação auxiliar do tipo o-ring. O conduto de vedação interna (80) é responsável por praticar uma vedação em relação ao ambiente interno ao conduto flexível (50). Mais particularmente, o conjunto de vedação interna (80) atua sobre a camada polimérica de vedação interna (52) do conduto flexível (50). O flange de fechamento (30) é responsável por fechar a extremidade anterior (44) do envoltório externo (40). O flange de conexão (20) é responsável por propiciar a conexão do conector (10) a um elemento adjacente, no qual o conduto flexível (50) deve ser conectado.

De acordo com uma incorporação da invenção, como se pode visualizar na Figura 2, o flange de fechamento (30) e o flange de conexão (20) são elementos independentes, sendo o flange de conexão (20) fixado no flange de fechamento (30). A fixação do flange de fechamento (30) na extremidade anterior (44) do envoltório externo (40) e a fixação do flange de conexão (20) no flange de fechamento (30) são realizadas por um conjunto de parafusos (60) comum .aos dois elementos (20, 30). Alternativamente, segundo uma incorporação não representada, a fixação do flange de fechamento (30) na extremidade anterior (44) do envoltório externo (40) é realizada por um primeiro conjunto de parafusos e a fixação do flange de conexão (20) no flange de fechamento (30) é realizada por um segundo conjunto de parafusos, independente do primeiro conjunto de parafusos.

De acordo com uma incorporação da invenção, o flange de fechamento (30) recebe o conjunto de vedação interna (80). Mais particularmente, de acordo com a incorporação representada, como se pode visualizar na Figura 2, o conjunto de vedação interna (80) compreende um anel de vedação (82) em forma de cunha atuante sobre a camada poiimérica de vedação interna (52) e contra um rebaixo presente no flange de fechamento (30), dito anel de vedação (82) sendo coberto por um flange de ativação (83) fixado no flange de fechamento (30) por meio de parafusos (84). De acordo com uma incorporação alternativa da invenção, o flange de conexão (20) recebe o conjunto de vedação interna (80). Mais particularmente, segundo uma incorporação alternativa não representada, o conjunto de vedação interna (80) compreende um anel de vedação (82) em forma de cunha atuante sobre a camada poiimérica de vedação interna (52) e contra um rebaixo presente no flange de conexão (20), dito ane! de vedação (82) sendo coberto por um flange de ativação (83) fixado no fiange de conexão (20) por meio de parafusos (84). Adicionalmente, o conjunto de vedação interna (80) pode compreender um ou mais anéis de vedação auxiliar do tipo o-ring.

De acordo com uma incorporação alternativa, como se pode visualizar na Figura 3, o flange de fechamento (30) e o flange de conexão (20) são constituídos em um corpo único. A fixação do flange de fechamento (30) na extremidade anterior (44) do envoltório externo (40) é realizada por um conjunto de parafusos (60). O flange de fechamento (30) recebe o conjunto de vedação interna (80). Mais particularmente, o conjunto de vedação interna (80) compreende um anel de vedação (82) em forma de cunha atuante sobre a camada polimérica de vedação interna (52) e contra um rebaixo presente no flange de fechamento (30), dito anel de vedação (82) sendo coberto por um flange de ativação (83) fixado no flange de fechamento (30) por meio de parafusos (84). Adicionalmente, o conjunto de vedação interna (80) pode compreender um ou mais anéis de vedação auxiliar do tipo o-ring.

Como se pode visualizar nas Figuras 2 e 3, a armadura de tração interna (54) e a armadura de tração externa (55) encontram-se ancoradas no conector (10) em meio a uma resina epóxi. O envoltório externo (40) é dotado de ao menos duas aberturas (42). Durante a montagem do conector (10) no conduto flexível (50), a resina epóxi é introduzida por uma das aberturas (42) e o ar é liberado pela outra abertura (42). Nas incorporações representadas, como se pode visualizar nas Figuras 2 e 3, a ponta das armaduras de tração (54, 55) apresenta um perfil reto. Entretanto, a ponta das armaduras de tração (54, 55) podem apresentar outros perfis de ancoragem, tal como um perfil ondulado ou um perfil em forma de “C”, como já previsto no estado da técnica.

As incorporações preferenciais ou alternativas aqui descritas não têm o condão de limitar a invenção às formas estruturais descritas, podendo haver variações construtivas que sejam equivalentes sem, no entanto, fugir do escopo de proteção da invenção.

Claims

1. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”, compreendendo um envoltório externo (40) em formato tubular, dotado de uma extremidade anterior (44) e uma extremidade posterior (45); um conjunto de vedação externa (70) cooperante com a extremidade posterior (45) do envoltório externo (40) e com um conduto flexível (50); um flange de fechamento (30) fixado à extremidade anterior (44) do envoltório externo (40) e associado a um flange de conexão (20); e um conjunto de vedação interna (80), cooperante com o conduto flexível (50), caracterizado pelo flange de fechamento (30) estender-se até uma posição substancialmente anterior à região contida abaixo de uma armadura de tração interna (54) do conduto flexível (50).

2. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo flange de fechamento (30) e o flange de conexão (20) serem elementos independentes, sendo o flange de conexão (20) fixado no flange de fechamento (30).

3. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela fixação do flange de fechamento (30) na extremidade anterior (44) do envoltório externo (40) e a fixação do flange de conexão (20) no flange de fechamento (30) serem realizadas por um conjunto de parafusos (60) comum aos dois elementos (20, 30).

4. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela fixação do flange de fechamento (30) na extremidade anterior (44) do envoltório externo (40) ser realizada por um primeiro conjunto de parafusos e a fixação do flange de conexão (20) no flange de fechamento (30) ser realizada por um segundo conjunto de parafusos, independente do primeiro conjunto de parafusos.

5. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL58, de acordo com a reivindicação 2, 3 ou 4, caracterizado pelo flange de fechamento (30) receber o conjunto de vedação interna (80).

6. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo conjunto de vedação interna (80) compreender um anel de vedação (82) em forma de cunha atuante sobre uma camada polimérica de vedação interna (52) do conduto flexível (50) e contra um rebaixo presente no flange de fechamento (30), dito anel de vedação (82) sendo coberto por um flange de ativação (83) fixado no flange de fechamento (30) por meio de parafusos (84).

7. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”, de acordo com a reivindicação 2, 3 ou 4, caracterizado pelo flange de conexão (20) receber o conjunto de vedação . interna (80).

8. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo conjunto de vedação interna (80) compreender um anel de vedação (82) em forma de cunha atuante sobre uma camada polimérica de vedação interna (52) do conduto flexível (50) e contra um rebaixo presente no ftange de conexão (20), dito anel de vedação (82) sendo coberto por um flange de ativação (83) fixado no flange de conexão (20) por meio de parafusos (84).

9. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL88, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo flange de fechamento (30) e o flange de conexão (20) serem constituídos em um corpo único.

10. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela fixação do flange de fechamento (30) na extremidade anterior (44) do envoltório externo (40) ser realizada por um conjunto de parafusos (60).

11. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo flange de fechamento (30) receber o conjunto de vedação interna (80).

12. “CONECTOR PARA CONDUTO FLEXÍVEL”, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo conjunto de vedação interna (80) compreender um anel de vedação (82) em forma de cunha atuante sobre uma camada polimérica de vedação interna (52) do conduto flexívei (50) e contra um rebaixo presente no flange de fechamento (30), dito anel de vedação (82) sendo coberto por um flange de ativação (83) fixado no flange de fechamento (30) por meio de parafusos (84).