BR102013026481B1

BR102013026481B1 - corpo de tubo flexível para transportar fluidos a partir de um local submarino e método para produzir o mesmo

Info

Publication number: BR102013026481B1
Application number: BR102013026481A
Authority: BR
Inventors: Upul Shanthilal Fernando; Neville Dodds
Original assignee: Ge Oil & Gas Uk Limited
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2020-04-07
Also published as: EP2724853A1; MY173306A; EP2724853B1; DK2724853T3; CN103770307A; US9995416B2; US20140116563A1; BR102013026481A2; AU2013237736A1

Abstract

camada de corpo de tubo flexivel e método para produzir a mesma. trata-se de uma camada de corpo de tubo flexível e de um método para produzir uma camada de corpo de tubo flexível. o método inclui co-extrudar uma subcamada interna e uma subcamada externa, em que a subcamada interna e a subcamada externa compreendem um polimero, e em que a subcamada interna tem um módulo de elasticidade menor que a subcamada externa.

Description

“CORPO DE TUBO FLEXÍVEL PARA TRANSPORTAR FLUIDOS A PARTIR DE UM LOCAL SUBMARINO E MÉTODO PARA PRODUZIR O MESMO” [001] A presente invenção refere-se a um corpo de tubo flexível e a um método para produzir o mesmo. Em particular, mas não exclusivamente, a presente invenção se refere ao uso de polímeros incluindo materiais termoplásticos para formar uma ou mais camadas de corpo de tubo flexível, e a um método de tratamento para aprimorar as características do polímero.

[002] Tradicionalmente, utilizam-se tubos flexíveis par transportar fluidos de produção, tal como petróleo e/ou gás e/ou água, de um local para outro. Os tubos flexíveis são particularmente úteis para conectar um local submarino (que pode ser submerso profundamente, digamos 1000 metros ou mais) a um local ao nível do mar. O tubo pode ter um diâmetro interno de tipicamente até cerca de 0,6 metro. Geralmente, os tubos flexíveis são formados como uma montagem de um corpo de tubo flexível e um ou mais encaixes de extremidade. Tipicamente, o corpo de tubo é formado como uma combinação de materiais em camadas que formam um conduto contendo pressão. A estrutura do tubo permite grandes deflexões sem causar tensões de flexão que prejudiquem a funcionalidade do tubo ao longo de sua vida útil. Geralmente, o corpo de tubo é construído como uma estrutura combinada incluindo camadas metálicas e poliméricas.

[003] Tubos flexíveis não-ligados vêm sendo usados para explorações em águas profundas (menores que 3.300 pés (1.005,84 metros)) e águas ultra-profundas (maiores que 3.300 pés). É a demanda crescente por petróleo que está fazendo com que a exploração ocorra em profundidades cada vez maiores onde os fatores ambientais são mais extremos. Por exemplo, em tais ambientes de águas profundas e ultra-profundas, a temperatura do leito do oceano aumenta o risco de os fluidos de produção se resfriarem até uma temperatura que possa levar ao bloqueio do tubo. As profundidades aumentadas também aumentam a pressão associada ao ambiente no qual o tubo flexível deve operar. Como resultado, aumenta-se a necessidade por altos níveis de desempenho a partir das camadas do corpo de tubo flexível.

[004] Os tubos flexíveis também podem ser usados para aplicações em águas ra

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 10/32

2/16 sas (por exemplo, uma profundidade menor que cerca de 500 metros) ou até mesmo em aplicações costeiras (em terra firme).

[005] Em tubos flexíveis geralmente utilizam-se camadas de polímero, tal como PVDF (fluoreto de polivinilideno), que podem ser formadas por extrusão. A maioria dos polímeros terá uma determinada deformação máxima permissível acima do qual o risco de danos ao material é muito maior. Em tubos flexíveis onde uma camada de polímero se situa adjacente a uma camada de proteção (tal como uma camada de barreira de polímero adjacente a uma camada de proteção de pressão metálica), uma camada de polímero pode ser submetida a uma deformação altamente localizada não-uniforme bastante severa. Isto porque a camada de proteção é geralmente formada a partir de fios entrelaçados com uma determinada seção transversal, e existem certas lacunas entre os enrolamentos adjacentes. A camada de polímero tende a se deformar e se estender nas lacunas quando estiver sob pressão.

[006] A Patente US 4.706.713 descreve um tubo tendo uma camada de PVDF.

[007] De acordo com as regulamentações industriais, todas as estruturas de tubo flexível devem ser submetidas a um teste de aceitação de fábrica (FAT) antes de serem colocadas à venda. Isto envolve pressurizar um furo do tubo com um fluido, tal como água, uma vez e meia (1,5) a pressão usual de uso. Portanto, a água é um meio de pressurização.

[008] A aplicação de pressão interna (isto é, a pressão de dentro do furo) ao tubo produz uma expansão radial em todas as camadas e isto ocorre quando uma camada de polímero for submetida à deformação e tender a se estender nas lacunas de uma camada de proteção sobrejacente. Em altas pressões (cerca de 8000 psi / 55 MPa ou maior), a distribuição de deformação resultante dentro da camada de polímero pode ser altamente localizada nas áreas ao redor das lacunas, e o material polimérico pode se deformar por cavitação ao invés de pelo fluxo plástico. Sucessivamente, isto pode resultar na formação de microfissuração ou microcraqueamento na superfície radialmente interna da camada de polímero. Durante qualquer carregamento subsequente (tal como o carregamento experimentado durante o uso normal no transporte de fluidos de produção) este microfissuração pode, então, se estender para formar rachaduras mais longos/mais profundos através da camada

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 11/32

3/16 de polímero. Isto aumenta o risco de falhas da camada de polímero e pode, em último caso, levar à perda de contenção de pressão, tendo um efeito adverso sobre a vida útil de um tubo flexível.

[009] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, proporciona-se um método para produzir uma camada tubular para um corpo de tubo flexível, que compreende co-extrudar uma subcamada interna e uma subcamada externa, sendo que a subcamada interna e a subcamada externa compreendem um polímero, e sendo que a subcamada interna tem um módulo de elasticidade menor que a subcamada externa.

[010] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, proporciona-se uma camada tubular para um corpo de tubo flexível que compreende uma subcamada interna e uma subcamada externa, sendo que a subcamada interna e a subcamada externa compreendem um polímero, e sendo que a subcamada interna tem um módulo de elasticidade menor que a subcamada externa.

[011] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, proporciona-se um método substancialmente conforme descrito no presente documento com referência aos desenhos.

[012] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, proporciona-se uma camada tubular substancialmente conforme descrito no presente documento com referência aos desenhos.

[013] Determinadas modalidades da invenção proporcionam a vantagem de ser dotada de uma camada de corpo de tubo flexível que foi formada para reduzir, inibir ou evitar a ocorrência de localização de deformação mediante a pressurização e possível microfissuração na camada.

[014] Determinada modalidades da invenção proporcionam a vantagem de proporcionar um método para formar uma camada de corpo de tubo flexível para reduzir, inibir ou evitar a ocorrência de localização de deformação ou pressurização e possível microfissuração na camada, e que pode ser convenientemente incorporado a processos de fabricação de tubos atuais.

[015] Determinadas modalidades proporcionam a vantagem de o ingresso de uma

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 12/32

4/16 camada de polímero nas lacunas em uma camada sobrejacente ser reduzido, inibido ou evitado.

[016] As modalidades da invenção serão adicionalmente descritas nas partes que se seguem com referência aos desenhos em anexo, em que:

A Figura 1 ilustra um corpo de tubo flexível;

A Figura 2 ilustra uma montagem de riser;

A Figura 3 ilustra uma representação esquemática de um método e de um aparelho da invenção;

A Figura 4 ilustra um corte transversal de uma camada tubular;

A Figura 5 ilustra um corte transversal de outra camada tubular;

A Figura 6 ilustra um corte transversal de ainda outra camada tubular;

A Figura 7 mostra um gráfico da relação tensão-deformação de materiais de PVDF; e

A Figura 8 ilustra um gráfico da relação tensão-deformação de outros materiais de PVDF.

[017] Nos desenhos, referências numéricas similares se referem a partes similares.

[018] Ao longo desta descrição, faz-se referência a um tubo flexível. Compreendese que um tubo flexível consiste em uma montagem de uma porção de um corpo de tubo e um ou mais encaixes de extremidade, sendo que em cada uma dessas uma respectiva extremidade do corpo de tubo é terminada. A Figura 1 ilustra como o corpo de tubo 100 é formado de acordo com uma modalidade da presente invenção a partir de uma combinação de materiais em camada que formam um conduto contendo pressão. Muito embora uma série de camadas particulares seja ilustrada na Figura 1, deve-se compreender que a presente invenção é amplamente aplicável a estruturas de corpo de tubo coaxial incluindo duas ou mais camadas fabricadas a partir de uma variedade de materiais possíveis. Deve-se notar, ainda, que as espessuras de camada são mostradas somente por propósitos ilustrativos.

[019] Conforme ilustrado na Figura 1, um corpo de tubo inclui uma camada de carcaça mais interna opcional 101. A carcaça proporciona uma construção integrada que pode ser usada como a camada mais interna para evitar, total ou parcialmente, o colapso de um revestimento de pressão interna 102 devido à descompressão do tubo, pressão externa, e

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 13/32

5/16 pressão de blindagem de tensão e cargas de esmagamento mecânico. Avaliar-se-á que determinadas modalidades da presente invenção são aplicáveis a operações de ‘furo liso' (isto é, sem uma carcaça) bem como a tais aplicações de ‘furo áspero' (com uma carcaça).

[020] O revestimento de pressão interna 102 atua como uma camada de retenção de fluido e compreende uma camada de polímero que garanta a integridade interna do fluido. Deve-se compreender que esta camada pode compreender uma série de subcamadas não-ligadas. Avaliar-se-á que quando a camada de carcaça opcional for utilizada, o revestimento de pressão interna é geralmente referido pelos indivíduos versados na técnica como uma camada de barreira. Em operação sem tal carcaça (uma autodenominada operação de furo liso) o revestimento de pressão interna pode ser referido como um forro.

[021] Além disso, e não mostrado na Figura 1, pode-se incluir, também, uma camada de desgaste entre a camada de carcaça e o revestimento de pressão interna. A camada de desgaste pode ser uma camada de polímero destinada a ajudar a evitar o desgaste entre a camada de carcaça (que pode ter uma superfície não-lisa) e a camada de barreira.

[022] Uma camada de proteção contra pressão adicional 103 é uma camada estrutural que aumenta a resistência do tubo flexível à pressão interna e externa e cargas de esmagamento mecânico. A camada também suporta estruturalmente o revestimento de pressão interna, e tipicamente consiste em uma construção integrada de fios com um ângulo de assentamento próximo a 90°.

[023] O corpo de tubo flexível também inclui uma primeira camada de proteção contra tensão adicional 105 e uma segunda camada de proteção contra tensão opcional 106. Cada camada de proteção contra tensão é usada para sustentar cargas de tensão e pressão interna. A camada de proteção contra tensão é geralmente formada a partir de uma pluralidade de fios metálicos (para conferir resistência à camada) que ficam localizados sobre uma camada interna e são helicoidalmente enrolados ao longo do comprimento do tubo em um ângulo de assentamento tipicamente entre cerca de 10° e 55°. As camadas de proteção contra tensão são geralmente contra-enroladas em pares.

[024] O corpo de tubo flexível mostrado também inclui camadas opcionais de fita 104 que ajudam a conter as camadas subjacentes e, até certo ponto, evitar a abrasão entre

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 14/32

6/16 as camadas adjacentes.

[025] O corpo de tubo flexível também inclui, tipicamente, camadas de isolamento opcionais 107 e um revestimento externo 108, que compreendem uma camada de polímero usada para proteger o tubo contra a penetração de água do mar e outros ambientes externos, corrosão, abrasão e danos mecânicos.

[026] Cada tubo flexível compreende pelo menos uma porção, algumas vezes referida como um segmento ou seção de corpo de tubo 100 junto a um encaixe de extremidade localizado pelo menos em uma extremidade do tubo flexível. Um encaixe de extremidade proporciona um dispositivo mecânico que forma a transição entre o corpo de tubo flexível e um conector. As camadas de tubo diferentes conforme mostrado, por exemplo, na Figura 1 são terminadas no encaixe de extremidade de modo que transfira a carga entre o tubo flexível e o conector.

[027] A Figura 2 ilustra uma montagem de riser 200 adequada para transportar fluidos de produção, tais como petróleo e/ou gás e/ou água a partir de um local submarino 201 para uma instalação flutuante 202. Por exemplo, na Figura 2, o local submarino 201 inclui uma linha de fluxo submarino. A linha de fluxo flexível 205 compreende um tubo flexível, completamente ou em parte, que se situa sobre o leito do oceano 204 ou enterrada abaixo do leito do mar e usada em uma aplicação estática. A instalação flutuante pode ser proporcionada por uma plataforma e/ou bóia ou, conforme ilustrado na Figura 2, um navio. A montagem de riser 200 é proporcionada como um riser flexível, isto é, um tubo flexível 203 conectando o navio à instalação no leito do mar. O tubo flexível pode estar em segmentos do corpo de tubo flexível com encaixes de extremidade de conexão.

[028] Avaliar-se-á que existem diferentes tipos de riser, conforme é bem conhecido pelos indivíduos versados na técnica. As modalidades da presente invenção podem ser usadas com qualquer tipo de riser, tal como um riser livremente suspenso (riser catenário livre), um riser restrito até certo ponto (bóias, correias), riser totalmente restrito ou confinado em um tubo (tubos I ou J).

[029] A Figura 2 também ilustra como as porções de tubo flexível podem ser utilizadas como uma linha de fluxo 205 ou tubo de ponte 206.

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 15/32

7/16 [030] A Figura 3 ilustra um método de fabricação de acordo com uma modalidade da presente invenção. A invenção se refere à produção de uma camada de polímero ou camadas para corpos de tubo flexível. A camada de polímero pode ser um forro, uma camada de barreira, ou outra camada de polímero dentro da estrutura de um corpo de tubo. Como tal, a camada de polímero pode ser formada sobre um mandril (para se tornar a camada mais interna de um corpo de tubo flexível) ou sobre outra camada de corpo de tubo flexível.

[031] A camada de polímero é formada por um processo de extrusão. A ferramenta de extrusão usada será adequada para formar camadas nominalmente circulares e genericamente coaxiais que exibem uma ovalidade limitada. Uma cabeça de extrusora, componentes de ponta e matriz podem se encaixar ao redor de camadas de corpo de tubo existentes que podem passar através dessas ferramentas de extrusora para proporcionar uma superfície sobre a qual extrudar, e pode ser usada para direcionar múltiplas camadas coaxiais de material sobre o tubo. Sem camadas preexistentes de corpo de tubo, os extrudados formarão um forro sobre o qual outras camadas podem ser aplicadas.

[032] Conforme mostrado na Figura 3, um primeiro material polimérico em um estado fluxível (derretido) 302 é direcionado em uma matriz 306 junto a um segundo material polimérico e um estado fluxível (derretido) 304. A matriz 306 é configurada para aceitar os dois materiais poliméricos e extrudar os materiais de modo a formar uma (única) camada tubular 308. Portanto, os materiais 302, 304 são co-extrudados. O material 302 é usado para formar uma subcamada externa e o material 304 é usado para formar uma subcamada interna.

[033] Nesta modalidade, os materiais 302, 304 são ambas as formas de PVDF. A temperatura de processo é em torno de 180 a 250°C para derreter os materiais de PVDF. A camada tubular pode ser formada movendo-se o mandril (não mostrado) em uma direção horizontal na direção do eixo geométrico longitudinal do tubo. Isto permite que o material fluxível revista o mandril e forme a camada tubular. Alternativamente, o mandril pode permanecer imóvel e a extrusora movida para cobrir a matriz nos materiais poliméricos.

[034] O material 302 pode ser um “60512 PVDF” que seja conhecido e usado como um material para produzir camadas de um tubo flexível na indústria (disponível junto a Sol

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 16/32

8/16 vay Speciality Polymers), ou outro PVDF adequado. 60512 PVDF tem um módulo de elasticidade de cerca de 1300 MPa. O material 304 pode ser um material à base de PVDF ou liga de PVDF tendo um módulo de elasticidade inferior de aproximadamente 650 MPa. De fato, o material com módulo inferior poderia ter um módulo tão baixo quanto 240 MPa.

[035] Neste exemplo, o material 302 é extrudado a uma espessura final de cerca de 4 mm. O material 304 é extrudado a uma espessura final de cerca de 0,5 mm. De modo apropriado, o material 302 poderia ser extrudado a uma espessura final entre cerca de 4 mm e cerca de 12 mm e o material 304 extrudado a uma espessura final entre cerca de 0,1 mm e cerca de 10 mm.

[036] Um corte transversal da camada tubular extrudada 308 é mostrado na Figura 4 (fora de escala). Os materiais 302, 304 têm uma compatibilidade suficiente à medida que são unidos pela matriz 306 na região 310, os dois fluxos de fusão se unirão em uma superfície externa do material mais interno 304 e uma superfície interna do material mais externo 302. Existe um grau de difusão entre os dois polímeros para permitir a formação de uma ligação intermolecular (ou solda termoplástica verdadeira). No entanto, os dois materiais 302, 304 não se misturam completamente para definir um novo material com propriedades uniformes. De preferência, uma única camada tubular é formada tendo uma região interna ou subcamada e uma região externa ou subcamada. A região interna tem as propriedades do primeiro material 302 e a região externa tem as propriedades do segundo material 304. A região interna é ligada quimicamente à região externa na interface entre elas. Nota-se que para permitir tal ligação entre o primeiro e o segundo materiais poliméricos, requer-se uma compatibilidade. Provavelmente, isto é obtido pelos dois materiais tendo graus modificados do mesmo polímero de base, por exemplo.

[037] A camada tubular pode, então, ser passada através de um banho de resfriamento (não mostrado) para ajustar os materiais poliméricos a endurecerem.

[038] Uma camada adicional de corpo de tubo flexível pode, então, ser proporcionada sobre a camada tubular de maneira conhecida na técnica. As camadas podem ser qualquer ou todas aquelas descrita anteriormente com referência à Figura 1.

[039] Mediante a formação do corpo de tubo flexível completo, esta pode ser segui

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 17/32

9/16 da imediata ou posteriormente por um FAT. O corpo de tubo formado pode ter um ou dois encaixes de extremidade fixados para formar um tubo flexível de maneira conhecida.

[040] Uma modalidade adicional da invenção é mostrada na vista em corte transversal da Figura 5. Uma camada de polímero 500 é produzida por co-extrusão de dois materiais poliméricos de maneira similar ao método da Figura 3. A camada 500 tem uma subcamada interna 504 de um primeiro material e uma subcamada externa 502 de um segundo material. No entanto, os materiais nesta modalidade não são diretamente compatíveis para formar uma ligação entre si. Ao invés disso, utiliza-se uma camada adesiva 510, que seja individualmente compatível tanto ao primeiro material 502 como ao material 504. O material da camada adesiva pode ser acrilatos, poliuretanos à base de poliéster alifático termoplástico, poliolefinas modificadas ou PVDF com baixo peso molecular, por exemplo. Estes podem ser usados para unir um PVDF a um PFA ou FEP, por exemplo.

[041] A camada adesiva pode ser introduzida entre as subcamadas interna e externa 502, 504 por co-extrusão.

[042] A subcamada interna 504 tem um módulo de elasticidade menor que a subcamada externa 502.

[043] Ainda uma modalidade adicional da invenção é mostrada na vista em corte transversal da Figura 6. Uma camada de polímero 600 é produzida por co-extrusão de materiais poliméricos de maneira similar ao método da Figura 3. No entanto, uma subcamada intermediária adicional 612 é proporcionada entre a subcamada mais interna 604 e a subcamada mais externa 602. A subcamada interna 604 tem um módulo de elasticidade menor que a subcamada intermediária 612, e a subcamada intermediária 612 tem um módulo de elasticidade menor que a subcamada externa 602. Como tal, realiza-se uma extrusão tripla. Com esta disposição, pode-se obter uma resistência aumentada a deformação localizada ao longo da espessura da camada de polímero.

[044] Uma etapa opcional e adicional que pode ser realizada após a formação da camada tubular 308, 500 ou 600 é o dimensionamento a vácuo da camada tubular extrudada. O próprio dimensionamento a vácuo é uma técnica conhecida na qual o diâmetro externo da camada de tubo é calibrada. Isto pode ser obtido pelo uso de um vácuo para atrair a

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 18/32

10/16 região interna da camada tubular até um diâmetro predeterminado. Alternativamente, podese aplicar uma pressão positiva a partir de dentro do furo da camada tubular para empurrar a camada em direção ao dispositivo restritivo para limitar o diâmetro externo máximo da camada.

[045] Surpreendentemente, os inventores descobriram que formando-se uma camada de polímero para um corpo de tubo tendo uma porção radialmente interna que seja relativamente mais macia que uma porção radialmente externa, a microfissuração na camada durante a pressurização posterior do corpo de tubo flexível é reduzida ou evitada (por exemplo durante um FAT ou quando o corpo de tubo estiver em uso para transportar fluidos de produção).

[046] O material relativamente mais macio na área superficial radialmente interna proporciona uma flexibilidade aumentada ao material sob extremos de pressão a partir de dentro do tubo, visto que a mesma pressão faz com que o material polimérico na área superficial radialmente externa se mova em quaisquer lacunas que estejam presentes entre os enrolamentos de uma camada de proteção sobrejacente (ou similar). A superfície radialmente externa da camada de polímero fluirá inevitavelmente nas lacunas parcialmente sob pressão no tubo, no entanto, a superfície radialmente interna com o módulo inferior é capaz de se deformar suficientemente sem cavitação ou craqueamento e sob um tensão relativamente baixo. Uma vez que o polímero tiver se movido a um determinado grau nas lacunas, ele não pode mais se mover sem um aumento adicional de pressão (que não é permissível devido a fatores de design) ou temperatura (que alterará as características de tensão e extensão do material e não será visto até que o material esteja em serviço). Logo, o polímero permanece em tal posição através de ciclos FAT, e que controla consequentemente a deformação no polímero. Portanto, as áreas da camada polimérica, que podem ter sido submetidas a uma alta deformação localizada sob alta pressão (a partir do FAT ou em um uso de temperatura inferior) em disposições de tubo conhecidas devido à proximidade às lacunas, não são submetidas a tal alta deformação em uso adicional. Ou seja, mesmo quando o corpo de tubo for submetido à alta pressão em um FAT ou uso, os níveis de deformação não são tão altos quanto outras disposições conhecidas. Provou-se que isto reduz significativaPetição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 19/32

11/16 mente ou evita completamente qualquer microfissuração na camada polimérica durante seu uso futuro após o estágio de tratamento, inclusive durante um FAT e uso em transportar fluidos de produção.

[047] Deve-se notar que uma porção de superfície relativamente mais macia de uma camada de polímero pode ser vista por enfraquecer as propriedades da camada de polímero. No entanto, esta porção de superfície pode ser somente uma proporção relativamente pequena da largura completa do corte transversal. Por exemplo, uma porção da camada de polímero pode ter uma largura em corte transversal de somente 0,1 mm de espessura, ou 0,5 mm de espessura, ou 1 mm de espessura, por exemplo. A porção restante da camada de polímero, por exemplo, 5 mm de espessura, ou 7 mm de espessura, ou 12 mm de espessura, proporcionará uma resistência completa e suficiente para realizar adequadamente a função de uma camada de retenção de fluidos. Avaliar-se-á que as espessuras precisas e materiais dependerão de parâmetros específicos de uso e podem ser determinados por um indivíduo versado na técnica.

[048] Os inventores descobriram que embora uma região de superfície interna de uma camada de polímero tendo um módulo elástico baixo (comparado) ajude a evitar a localização de deformação mediante pressurização, a porção de superfície externa da camada de polímero pode ser vantajosamente produzida a partir de um polímero de módulo elástico alto. Isto ajuda a resistir à extensão do polímero em quaisquer lacunas de uma camada de proteção sobrejacente, por exemplo.

[049] A Figura 7 mostra um gráfico da curva tensão-deformação verdadeira para PVDF. As 3 curvas 701, 702, 703 ilustram a relação tensão-deformação para 3 formas de PVDF. A curva central 702 consiste em dados para um “60512 PVDF” nominal que é conhecido e usado como um material para produzir camadas de um tubo flexível na indústria (disponível junto a Solvay Speciality Polymers). Este PVDF tem um módulo de elasticidade na região de 1300 MPa. A curva 703 é um grau de módulo alto de material tipo PVDF, por exemplo, um derivado da se Kynar® série 700 junto a Arkema, tendo um módulo de elasticidade, por exemplo, em torno de 2600 MPa. A curva 701 é um grau de módulo baixo de PVDF, por exemplo, um peso molecular baixo ou um material tipo quimicamente plastifica

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 20/32

12/16 do, tal como um PFA tendo um módulo de elasticidade, por exemplo, em torno de 650 MPa. A porção linear das curvas define a região elástica dos materiais, e o gradiente de tal porção linear proporciona o módulo de elasticidade E.

[050] A linha pontilhada Y ilustra o limite elástico do PVDF nominal (curva 702). O limite elástico dos outros materiais de PVDF pode ser encontrado desenhando-se uma linha horizontal no pico da curva.

[051] As vantagens da resistência à fissuração são proporcionadas quando a subcamada interna tiver um módulo de elasticidade menor que a subcamada externa. Como tal, por exemplo, o grau de módulo baixo de PVDF pode ser usado para a subcamada interna e o “60512 PVDF” nominal pode ser usado para a camada externa. Alternativamente, o grau de módulo alto de PVDF pode ser usado para a subcamada externa.

[052] De modo apropriado, descobriu-se que uma redução de 50% no módulo de elasticidade a partir da subcamada externa até a subcamada interna proporciona uma diferença adequada em elasticidade para proporcionar uma resistência à fissuração. Isto é, a subcamada interna tem um módulo de elasticidade 50% da subcamada externa. Alternativamente, a subcamada interna pode ter um módulo de elasticidade de 60% ou 70% ou 80% da subcamada externa.

[053] Além disso, quando a região externa (subcamada) tiver um módulo de elasticidade maior que o PVDF nominal, a resistência para ingressar nas lacunas em uma camada sobrejacente é aperfeiçoada.

[054] Para materiais de PVDF, a região interna pode ter um módulo de elasticidade em torno de 900 MPa e a região externa tem um módulo de elasticidade em torno de 2000 MPa.

[055] Adicionalmente, os inventores descobriram que uma redução no limite elástico a partir da subcamada externa até a subcamada interna acentua, ainda, o efeito sobre a resistência à fissuração. Em particular, diferenças maiores em limite elástico entre os materiais das regiões interna e externa (comparadas à curva PVDF nominal 702 do gráfico de tensão-deformação) levam a aperfeiçoamentos adicionais em resistência à fissuração na região interna e resistência ao ingresso em lacunas da região externa.

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 21/32

13/16 [056] A Figura 8 mostra um gráfico de uma curva de tensão-deformação para 3 materiais de PVDF similares conforme mostrado na Figura 7. No entanto, a diferença em limite elástico entre os materiais foi modificada pela seleção e processamento cuidadosos de material. Ou seja, a diferença em limite elástico entre os materiais 801 e 802 é maior que a diferença mostrada na Figura 7 para os materiais 701 e 702, a diferença em limite elástico entre os materiais 802 e 803 é maior que a diferença entre os materiais 702 e 703, por exemplo. O limite elástico para os materiais das curvas 801, 802 e 803 são, por exemplo, 25 MPa, 37 MPa e 60 MPa respectivamente. Conforme se pode observar na Figura 7, os limites elásticos têm muito menos variabilidade, com valores, por exemplo, de 35 MPa, 37 MPa, e 40 MPa.

[057] De modo apropriado, além de uma redução de 50% no módulo de elasticidade a partir da subcamada externa até a subcamada interna, uma redução no limite elástico a partir da subcamada externa até a subcamada interna acentua, ainda, o efeito sobre a resistência à fissuração. Ou seja, a subcamada interna tem um limite elástico menor que a camada externa. De modo apropriado, uma redução de 30%, ou 40% ou até mesmo 70% no limite elástico a partir da subcamada externa até a subcamada interna pode ser empregada.

[058] Por exemplo, de modo apropriado, uma redução de 50% no módulo de elasticidade e uma redução de 30% no limite elástico (como uma alteração de porcentagem a partir do valor de PVDF nominal) proporciona benefícios em termos de resistência à fissuração. Por exemplo, ao usar um PVDF de grau de módulo ‘baixo’ para a subcamada interna e o “60512 PVDF” nominal para a camada externa, o PVDF de grau de módulo ‘baixo’ tem (1) um módulo de elasticidade que seja 50% menor que o 60512 PVDF, e (2) um limite elástico que seja 30% menor que o 60512 PVDF. Naturalmente, outras combinações dos materiais conforme descrito podem ser usadas.

[059] Alternativamente, ao realizar um processo de extrusão tripla (conforme descrito em relação à Figura 6), os mesmos valores para o módulo de elasticidade e limite elástico podem se aplicar entre a subcamada mais interna e a subcamada mais externa, com os valores para a subcamada intermediária situado entre esses, respectivamente.

[060] Da mesma forma, pelos mesmos métodos de calculo, um aumento de 100%

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 22/32

14/16 no módulo de elasticidade e um aumento de 80% no limite elástico (como uma alteração de porcentagem a partir do valor de PVDF nominal) proporciona benefícios em termos de resistência ao ingresso nas lacunas.

[061] Várias modificações aos designs detalhados conforme descrito anteriormente são possíveis. Por exemplo, os materiais e as espessuras de camada usadas podem ser escolhidos de acordo com os materiais particulares de corpo de tubo flexível, design, e pressão de teste FAT futura.

[062] A subcamada interna pode ter qualquer espessura, embora seja praticamente útil que esta camada seja relativamente delgada, tal como 0,1 mm, 0,25 mm, 0,5 mm, ou 1 mm, visto que esta espessura é suficiente para proporcionar as vantagens supramencionadas. Em geral, a subcamada externa será relativamente mais espessa para proporcionar uma resistência maior à camada de polímero. Por exemplo, a camada de módulo elástico inferior pode ter em torno de 20% da espessura da camada de módulo elástico maior, ou até mesmo 15% ou 10% ou 5%.

[063] A camada polimérica pode ser um fluoropolímero, tal como um PVDF, uma poliamida, tal como PA-12 ou PA-11, outro material, tal como sulfeto de polifenileno (PPS), HDPE, PEEK, PEX, PFA, FEP, ou uma combinação destes, e pode ter componentes adicionais, tais como fios metálicos ou nanopartículas ou microesferas de vidro dispersos nestes. Como tal, o limite elástico particular dos diferentes materiais pode variar a partir daqueles descritos anteriormente em relação às Figuras 7 e 8.

[064] Com a disposição descrita anteriormente, proporciona-se um corpo de tubo flexível que tenha sido formado para reduzir, inibir ou evitar a ocorrência de localização de deformação mediante uma pressurização e uma possível microfissuração em uma camada de polímero. O método de formação de um corpo de tubo flexível pode ser convenientemente incorporado em processos de fabricação de tubos atuais.

[065] Como tal, os parâmetros operacionais de temperatura e pressão dos tubos flexíveis serão estendidos. Ou seja, os tubos serão capazes de suportar pressões operacionais aumentadas e temperaturas menores comparadas às disposições conhecidas. Além disso, a vida útil do tubo flexível pode ser estendida comparada aos tubos conhecidos.

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 23/32

15/16 [066] A invenção pode ter uso particular para aplicações de alta pressão, tal como o uso em 15000 psi ou mesmo maior até 20000 psi (103 MPa a 138 MPa).

[067] Deve-se compreender que a presente invenção é amplamente aplicável a estruturas de corpo de tubo coaxial incluindo duas ou mais camadas fabricadas a partir de uma variedade de materiais possíveis, por exemplo, incluindo algumas ou todas as camadas conforme mostrado na Figura 1.

[068] Todos os valores numéricos dados anteriormente, por exemplo, para módulo de elasticidade e limite elástico, são tomados em temperatura ambiente.

[069] A revelação abrange uma camada tubular formada pelo método das reivindicações em anexo.

[070] A revelação abrange um corpo de tubo flexível que compreende a camada tubular conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações em anexo, e uma camada de proteção e um revestimento externo sobre a camada tubular. A revelação abrange um tubo flexível que compreende tal corpo de tubo flexível e um ou mais encaixes de extremidade conectados ao corpo de tubo.

[071] Ficará claro a um indivíduo versado na técnica que os recursos descritos em relação a qualquer uma das modalidades descritas anteriormente podem ser aplicáveis de modo intercambiável entre as diferentes modalidades. As modalidades descritas anteriormente são exemplos para ilustrar vários recursos da invenção.

[072] Ao longo da descrição e das reivindicações deste relatório descritivo, as palavras “compreender” e “conter” e suas variações significam “incluir, mas não limitar-se a”, e elas não são destinadas a excluírem (e não excluem) outras porções, aditivos, componentes, inteiros ou etapas. Ao longo da descrição e das reivindicações deste relatório descritivo, o singular abrange o plural exceto onde o contexto requerer em contrário. Em particular, quando artigos indefinidos forem usados, o relatório descritivo deve ser compreendido como contemplando a pluralidade bem como a singularidade, exceto onde o contexto requerer em contrário.

[073] Recursos, inteiros, características, compostos, porções químicas ou grupos descritos em conjunto com um aspecto particular, modalidade ou exemplo da invenção de

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 24/32

16/16 vem ser compreendidos como sendo aplicáveis a qualquer outro aspecto, modalidade ou exemplo descrito no presente documento a não ser que sejam incompatíveis a estes. Todos os recursos revelados neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações em anexo, resumo e desenhos), e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo assim revelados, podem ser combinadas em qualquer combinação, exceto combinações onde pelo menos alguns dos recursos e/ou etapas sejam mutuamente exclusivos. A invenção não se restringe aos detalhes de nenhuma das modalidades anteriores. A invenção se estende a qualquer nenhum recurso inovador, ou a nenhuma combinação inovadora, dos recursos revelados neste relatório descritivo (incluído quaisquer reivindicações em anexo, resumo e desenhos), ou a nenhuma etapa inovadora, ou qualquer combinação inovadora, das etapas de qualquer método ou processo assim revelados.

[074] A atenção do leitor está voltada a todos os relatórios e documentos que sejam depositados concorrente ou previamente a este relatório descritivo em conexão a este pedido e que sejam abertos à inspeção pública com este relatório descritivo, e os conteúdos de todos esses relatórios e documentos se encontram aqui incorporados a título de referência.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para produzir um corpo de tubo flexível (100) para transportar fluidos a partir de um local submarino, o dito método compreendendo:

produzir uma camada tubular coextrudindo uma subcamada interna (304) e uma subcamada externa (302), em que a subcamada interna e a subcamada externa compreendem um polímero, e em que a subcamada interna tem um módulo de elasticidade menor que a subcamada externa, e ainda compreendendo ligar quimicamente diretamente a subcamada interna à subcamada externa,

CARACTERIZADO pela subcamada interna compreender PVDF (fluoreto de polivinilideno), HDPE (polietileno de alta densidade), PA-11 (poliamida 11), PA-12 (poliamida 12), PEX (polietileno reticulado), PEEK (polieteretercetona), PPS (sulfeto de polifenileno), PFA (alcanos perfluoroalcoxi), FEP (etileno propileno fluorado) ou uma mistura dos mesmos, em que a subcamada interna e a subcamada externa compreendem graus diferentes ou formas diferentes do mesmo polímero, e em que o método ainda compreende formar uma camada de blindagem sobre uma porção radialmente externa da camada tubular, a camada de blindagem tendo folgas entre os enrolamentos adjacentes da mesma.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a subcamada interna compreende um material tendo um limite elástico que é menor que a subcamada externa.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO por o dito método ainda compreender a formação de um revestimento externo sobre a camada de blindagem.
4. Método para produzir um tubo flexível CARACTERIZADO pelo fato de que compreende fornecer um corpo de tubo flexível conforme definido na reivindicação 3 e fixar um ou mais encaixes de extremidade ao mesmo.
5. Corpo de tubo flexível (100) para transportar fluidos a partir de um local submarino compreendendo uma subcamada interna (304) e uma subcamada externa (302) formada por co-extrusão, em que a subcamada interna e a subcamada externa compreendem um

Petição 870200004239, de 10/01/2020, pág. 26/32

2/2 polímero, e em que a subcamada interna tem um módulo de elasticidade menor que a subcamada externa, em que a subcamada interna é ligada quimicamente diretamente à subcamada externa,

CARACTERIZADO pela subcamada interna compreender PVDF (fluoreto de polivinilideno), HDPE (polietileno de alta densidade), PA-11 (poliamida 11), PA-12 (poliamida 12), PEX (polietileno reticulado), PEEK (polieteretercetona), PPS (sulfeto de polifenileno), PFA (alcanos perfluoroalcoxi), FEP (etileno propileno fluorado) ou uma mistura dos mesmos, em que a subcamada interna e a subcamada externa compreendem graus diferentes ou formas diferentes do mesmo polímero, e em que o corpo de tubo flexível ainda compreende uma camada de blindagem sobre uma porção radialmente externa da camada tubular, a camada de blindagem tendo folgas entre os enrolamentos adjacentes da mesma.
6. Camada tubular, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que a subcamada interna tem uma espessura em torno de 1 mm ou menor, e opcionalmente 0,5 mm ou menor, e mais opcionalmente 0,25 mm ou menor.
7. Camada tubular, de acordo com a reivindicação 5 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de que a subcamada interna compreende um material tendo um limite elástico que é menor que a subcamada externa.