BR102017011386B1

BR102017011386B1 - Tubo flexível para controle e circulação forçada de fluidos anticorrosivos em seu anular

Info

Publication number: BR102017011386B1
Application number: BR102017011386-8A
Authority: BR
Inventors: Marcos Carpigiani De Almeida; George Carneiro Campello; Jonatas Ribeiro; Rafael Guimarães De Mello Sobreira; Walter Carrara Loureiro Junior; Marcelo Torres Piza Paes
Original assignee: Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2021-12-07
Also published as: BR102017011386A2; US11204113B2; AU2018277128A1; CA3065671A1; WO2018220360A1; CN111247366B; NO20191525A1; US20200166158A1; CN111247366A

Abstract

tubo flexível para controle e circulação forçada de fluidos anticorrosivos em seu anular. a presente provê um tubo flexível para controle e circulação forçada de fluidos em seu anular, em que o anular compreende uma série de camadas, incluindo: pelo menos duas camadas de armadura de tração (1) dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento; pelo menos um tubo de injeção assentado helicoidalmente em toda a extensão longitudinal do tubo flexível; pelo menos um tubo de retorno assentado helicoidalmente em toda a extensão longitudinal do tubo flexível; uma barreira (6); e uma camada de revestimento externo (8), em que o anular compreende uma camada de ventilação (10) que compreende meios para facilitar o fluxo de fluidos; e uma camada anti-extrusão ou anti-inchamento da barreira (6).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção está relacionada a tecnologias de dutos e risers. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a dutos com sistema de controle e circulação forçada de fluidos pelo anular.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] A produção de petróleo em ambiente offshore utiliza em larga escala dutos ascendentes, conhecidos como risers. Essa tubulação, constituída de risers e os flowlines a eles conectados e que ficam assentados no leito marinho, que pode ser flexível ou rígida, tem como função a coleta de petróleo, produzido pelo poço submarino, transportando-o até uma unidade flutuante ou plataforma para, em seguida, enviá-lo a navios-tanques ou diretamente para instalações em terra. Risers e flowlines são também utilizados para injetar gases, produtos químicos e outros fluidos da unidade flutuante ou plataforma para os poços para diversas finalidades tais como a estimulação de poços ou a estocagem de gases corrosivos nos reservatórios.

[0003] Os tubos flexíveis tipo unbonded projetados segundo as normas API Spec 17J e API RP 17B, cujas descrições são aqui indicadas como referência, possuem armaduras normalmente construídas em aços carbono e carbono-manganês, que se encontram confinadas no anular compreendido entre duas camadas poliméricas permeáveis, a primeira (barreira) de isolamento do fluido conduzido no interior do tubo e a segunda de isolamento do ambiente externo (capa externa).

[0004] As armaduras estão susceptíveis à corrosão proveniente dos gases corrosivos (CO2 e H2S) e da água que permeia a partir do interior do tubo, através do polímero da barreira. A eventual perda estanqueidade da capa externa também resulta na presença de água no anular.

[0005] A corrosão pode levar a mecanismos de falha, tais como corrosão sob tensão - induzida pelo CO2 ou pelo H2S - e corrosão por pites. A corrosão sob tensão induzida pelo CO2 (CST-CO2) é um mecanismo falha não previsto nas versões vigentes das normas internacionais de tubos flexíveis (API Spec 17J e ISO-13628-2). A norma ISO-13628-2 também tem seu conteúdo aqui indicada como referência.

[0006] Atualmente, os tubos flexíveis são normalmente construídos sem um sistema integrado (ao corpo tubular e conectores) de circulação forçada que permita deslocar os gases corrosivos que podem estar presentes no seu anular, de forma a reduzir a sua concentração ou fugacidade e evitar ou minimizar os efeitos corrosivos destes.

[0007] Em alguns casos na indústria do petróleo, as diversas seções ou tramos de um duto flexível, que adotam flanges nas suas extremidades, têm seus anulares interligados de forma a permitir uma redução das concentrações dos gases corrosivos. Entretanto, esta solução técnica convencional não é suficiente para evitar a corrosão devido à condensação de água no anular ou à perda de integridade do anular por meio de ingresso de água do mar. Em geral, este anular é muito confinado, dificultando a circulação dos gases permeados e de outros fluidos e, consequentemente, a remoção destes ou a diluição a níveis aceitáveis de fluidos corrosivos, caso não haja uso de circulação forçada ou alteração das características construtivas do tubo flexível.

[0008] Os tubos flexíveis existentes no mercado têm em seu anular camadas que dificultam a circulação de fluidos e nas quais Wgotas ou bolhas de CO2 com água dissolvida podem ficar aprisionados devido às características geométricas tanto de algumas camadas metálicas (como por exemplo, camadas “Z-shape’, “T-Shape” ou “C- Shape”, conforme ilustrado na figura 7 das recomendações práticas API RP 17B) como nos interstícios entre camadas metálicas e poliméricas, ou então, em elementos dispostos entre essas camadas, como fitas antidesgaste ou fitas antiflambagem.

[0009] O documento US20130068465A1, por exemplo, revela um método de circulação de fluidos pelo anular de riser flexível, o qual requer o uso de um umbilical com tubo para viabilizar a circulação no anular, por exemplo, de inibidor de corrosão. Entretanto, tal documento não prevê alterações da estrutura do tubo flexível ou dos conectores necessárias para viabilizar a mitigação dos problemas de corrosão nas armaduras do tubo flexível, tal como CST-CO2 e corrosão por pites.

[0010] Adicionalmente, o documento US20130068465A1 não mitiga a corrosão nas armaduras do tubo flexível em caso de perda de estanqueidade do anular, por exemplo, devido a dano na capa externa em um tramo, quando o duto flexível for composto por diversos tramos, pois a circulação será interrompida no tramo em que houver o anular alagado pela água do mar. Ainda, o método ensinado por US20130068465A1 requer um suporte adicional na plataforma para a conexão de cada umbilical que viabilizaria a circulação no anular do riser a ser atendido.

[0011] O documento US8857521 refere-se a um sistema de dutos flexíveis e conector que permite alívio de gases permeados nas camadas do duto (anular) em caso de despressurização rápida para evitar o colapso de camadas. Esse documento nada cita com relação a questões de prevenção de corrosão nas armaduras do duto.

[0012] Mesmo que o método e o conector, propostos nesse documento para permitir que o anular se conecte ao interior do duto flexível, fosse proposto para fins de ventilação do fluido no anular, essa ventilação não seria possível, uma vez que, em uma situação em que o anular e o interior do duto estão conectados com o tubo flexível em operação, a pressão interna ao duto será maior que a pressão no anular, não permitindo que o fluido do anular volte para o interior do duto, além da possibilidade de ocorrer migração do fluido conduzido no interior do duto diretamente para anular, o que aumentaria a corrosão.

[0013] O documento WO2011026801A1 é baseado em prevenção de corrosão de armaduras ao considerar o preenchimento do espaço anular dos tubos flexíveis com fluido protetor, como por exemplo MEG (monoetilenoglicol) e metanol, antes do início da operação do tubo flexível. O princípio de proteção contra a corrosão é baseado em formar barreira física ao preencher todos os vazios do anular com o fluido escolhido evitando que tanto a água quanto os fluidos corrosivos entrem em contato com arames de armaduras. É importante destacar que este princípio não impediria a permeação de gases corrosivos através da barreira.

[0014] Em adição, uma vez que esses gases tenham permeado para o anular, ainda é possível que ocorra formação de bolhas ou gotas de CO2 dentro do anular, as quais não se pode garantir que atravessarão o anular e permearão para o mar sem entrar em contato e aderir ao metal das armaduras ou até mesmo ficarem aprisionadas em interstícios entre camadas ou interstícios das camadas.

[0015] Assim, a ocorrência de dano em capas expondo o anular para o mar permitiria que o fluido protetor vazasse para o mar, o que implica em, além de possível impacto ambiental dependendo do fluid^ VAX escolhido, ocorrência de ingresso gradual de água do mar e formação de ambiente corrosivo associado aos gases corrosivos permeados.Para o caso de risers na vertical ou mesmo flowlines assentados em fundo marinho não plano, o ingresso de fluidos corrosivos e de água no anular pode facilitar a segregação de fases entre estes e o liquido protetor devido a diferenças de densidades, facilitando a corrosão em trechos sem proteção.

[0016] O documento EP2729723B1 refere-se a um tubo flexível que faz uso de dois anulares e de um conector que permite que um fluido permeado para ambos os anulares possa ser ventado. O uso de dois anulares faz com que os gases permeados para o anular mais externo ao duto atinjam concentração menor do que a esperada no caso de se usar apenas um anular. No entanto, apesar de existir uma tendência de redução da concentração no anular das armaduras de tração, não são atualmente conhecidos limites de concentração de CO2 que evitem que o processo de corrosão sob tensão e por pites pelo CO2 seja iniciado no anular mais externo.

[0017] Uma vez iniciada a condensação de água no anular mais interno, que terá concentração relevante de gases corrosivo, o processo de corrosão sob tensão e por pites pelo CO2 será iniciado e não poderá ser interrompido, uma vez que documento e questão não prevê circulação forçada de fluidos nos anulares que possa remover as que gotas ou bolhas de CO2 (ou outros gases corrosivos) que fiquem aprisionados em interstícios entre camadas.

[0018] O documento US8820412B2 prevê o uso de tubos em substituição a alguns arames de armaduras de tração ou tubos incluídos em fitas. É reivindicado o conceito utilizando tubos que são perfurados ao longo do comprimento e o conceito no qual o tubo possui paredes sólidas sendo perfurado apenas em uma extremidade^?*

[0019] Para os conceitos desse documento que fazem uso de tubos perfurados ao longo do comprimento do tubo flexível, uma vez iniciada a condensação (ou ingresso) de água no anular, a injeção de fluidos através dos tubos será dificultada a partir da interface dos furos dos tubos, com a linha interface gás-líquido no anular, impedindo a circulação além deste ponto e permitindo que um ambiente corrosivo se forme.

[0020] Para os conceitos do documento baseados no uso de tubos perfurados somente na extremidade, a circulação de fluidos só é possível quando houver um tramo único de duto flexível, uma vez que não há provisão para uso em mais de um tramo, dado que seria necessário prover interligação, não prevista em tal documento, de tubos não perfurados para tramos adjacentes de tubo flexível.

[0021] Portanto, a técnica descrita no documento US8820412B2 fica limitada ao uso em sistemas com apenas um tramo de tubo flexível, o que impede a aplicação efetiva para sistemas com mais de um tramo, que é o caso típico de sistemas de duto flexível.

[0022] Já na configuração baseada no uso de tubos perfurados ao longo do comprimento ou tubos perfurados somente na extremidade, a circulação de fluidos não é suficiente para remover bolhas ou gotas de CO2 (ou outros gases corrosivos) que fiquem aprisionados e aderidas aos interstícios entre camadas ou interstícios das camadas, por exemplo da armadura de pressão, a qual possui uma geometria complexa (perfil C, perfil Zeta, dentre outros).

[0023] O documento W02014023311A1 limita-se a resolver os problemas decorrentes da corrosão na armadura de pressão, pois a camada que evita o contato dessa armadura de pressão com a água do mar é denomina intermediate sealing sheath, a qual é interna armaduras de tração. Nesse caso, são criados dois anulares independentes, o primeiro entre a camada externa do tubo e a intermediate sealing sheath, e o segundo entre a intermediate sealing sheath e a internal pressure sheath, denominada na patente como inner sealing sheath.

[0024] Assim, o documento W02014023311A1 indica o uso de uma camada de drenagem apenas no segundo anular (mais interno), que contém as armaduras de pressão. Portanto, a circulação de fluidos para evitar ou mitigar a corrosão somente é prevista para as armaduras de pressão, sem prever circulação semelhante no primeiro anular, deixando as armaduras de tração susceptíveis ao meio corrosivo. Esse documento ainda prevê, como reinvindicação, o uso de armaduras de tração em material compósito, o que por si só representa um reconhecimento de que a técnica revelada não evitaria a corrosão no primeiro anular, caso fossem utilizadas armaduras metálicas.

[0025] Portanto, fica claro que o estado da técnica carece de um tubo flexível capaz de permitir o deslocamento do vapor de água, do CO2, do H2S, de bolhas ou gotas de CO2, ou qualquer outro elemento potencialmente corrosivo, permeados para qualquer camada do anular, reduzindo o teor de CO2 ou de H2S dissolvidos na fase aquosa, através da circulação forçada de N2 ou de outros fluidos não corrosivos por este anular.

[0026] Por qualquer camada do anular, entende-se nas armaduras metálicas, nas camadas ou fitas poliméricas, nas interfaces e interstícios do conector, entre camadas do anular do tubo flexível, etc.

[0027] Como será melhor detalhado abaixo, a presente invenção visa a solução dos problemas do estado da técnica acimaV/.^4 descritos de forma prática e eficiente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0028] A presente invenção tem por objetivo prover um tubo flexível que permita o deslocamento do vapor de água, do CO2, do H2S, de bolhas ou gotas de CO2, ou qualquer outro elemento potencialmente corrosivo, permeados para qualquer camada do anular do tubo.

[0029] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê um tubo flexível para controle e circulação forçada de fluidos em seu anular, em que o anular compreende uma série de camadas, incluindo: pelo menos duas camadas de armadura de tração dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento; pelo menos um tubo de injeção assentado helicoidalmente em toda a extensão longitudinal do tubo flexível; pelo menos um tubo de retorno assentado helicoidalmente em toda a extensão longitudinal do tubo flexível; em que o anular compreende uma camada de ventilação que compreende meios para facilitar o fluxo de fluidos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0030] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.

[0031] A figura 1 ilustra uma vista esquemática de um tubo flexível de acordo com uma primeira configuração opcional da presente invenção.

[0032] A figura 1A ilustra o detalhe 1A destacado na figura 1.

[0033] A figura 1B ilustra uma vista frontal da configuraçãoopcional de tubo flexível ilustrado na figura 1.

[0034] A figura 2 ilustra três configurações de formatos de wáustriaformato de seção injetores/coletores.

[0035] A figura flexível de acordo c< presente invenção.

[0036] A figura flexível de acordo c presente invenção.

[0037] A figura 4A ilustra uma vista de uma fita de ventilação assentada de modo helicoidal.

[0038] A figura 5 ilustra o detalhe D de uma seção de fita de ventilação como ilustrado na figura 4, de acordo com uma configuração opcional da presente invenção.

[0039] A figura 5A ilustra uma vista frontal aproximada da seção da configuração de fita de ventilação da figura 5.

[0040] A figura 6 ilustra o detalhe D de uma seção de fita de ventilação como ilustrado na figura 4, de acordo com uma configuração opcional da presente invenção.

[0041] A figura 6A ilustra uma vista frontal aproximada da seção da configuração de fita de ventilação da figura 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0042] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular.

[0043] A presente invenção provê um tubo flexível para controle e circulação forçada de fluidos em seu anular, em que o anular compreende uma série de camadas, incluindo: pelo menos duas camadas de armadura de tração dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento; pelo menos um tubo de injeção assentado % helicoidalmente em toda a extensão longitudinal do tubo flexível; pelo menos um tubo de retomo assentado helicoidalmente em toda a extensão longitudinal do tubo flexível; em que o anular compreende uma camada de ventilação que compreende meios para facilitar o fluxo de fluidos. Tais características ficarão mais evidentes com o auxílio das figuras e da descrição que se segue.

[0044] A figura 1 ilustra uma vista esquemática de um tubo flexível de acordo com uma primeira configuração opcional da presente invenção. Observa-se que o tubo flexível compreende um anular que compreende uma série de camadas, incluindo duas camadas de armadura de tração 1 dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento, uma armadura de pressão 5 e uma barreira de pressão 6, além de uma carcaça 7 e uma camada de revestimento externo 8.

[0045] Entende-se que um técnico no assunto de tecnologias petrolíferas, em especial de tubos flexíveis, saberá determinar os melhores e diferentes elementos para compor cada uma dessas camadas.

[0046] Em adição, a invenção prevê a adoção de pelo menos um tubo de injeção e um de retorno lançados helicoidalmente em substituição de pelo menos dois arames das armaduras de tração 1, preferencialmente em diferentes sentidos de trançamento.

[0047] Esses tubos 2 de injeção ou de retorno possibilitam a injeção de fluidos. A recirculação de fluidos permite garantir a evaporação das moléculas de água, inclusive daquelas aprisionadas nos interstícios das armaduras de tração 1 e da armadura de pressão 5 ou abaixo desta, permeadas a partir do interior do tubo flexível, evitando a condensação ou saturação e o consequente aparecimento co Rub.;de fase aquosa, que constitui condição necessária ao processocorrosivo.

[0048] Dentre os fluidos que podem ser adotados, destacam- se: gás inerte (como N2), gases não corrosivos (como CH4), ou líquidos (como etanol e MEG). Ressalta-se entretanto, que um técnico no assunto poderá determinar o melhor fluidos a ser utilizado, de modo que está escolha não representa um limitante no escopo de proteção presente invenção.

[0049] A figura 1B ilustra uma vista frontal da configuração de tubo flexível ilustrado na figura 1. Nessa figura observa-se que uma pluralidade de arames da armadura de tração 1 foi substituída por tubos injetores/coletores 2, de modo a provocar uma intensa recirculação de fluidos.

[0050] A figura 1A ilustra o detalhe 1A destacado na figura 1 em que se observa que o formato de seção transversal opcionalmente adotado para os tubos injetores/coletores 2 nessa configuração é o formato retangular. Esse formato tem a vantagem de ser semelhante ao formato dos arames da armadura de tração 1, o que pode gerar menos atrito entre o tubo 2 e o arame da armadura 1.

[0051] A figura 2 ilustra três possibilidades de formatos de formato de seção transversal adotado para os tubos injetores/coletores 2 . Dentre as opções de formato, destacam-se os formatos redondos 2a e ovais 2b, além do retangular 2c. Ressalta-se, entretanto que outras opções podem ser adotadas livremente conforme conveniência do projetista, desde que preservadas as condições de fluxo necessárias.

[0052] Opcionalmente, os tubos injetores/coletores 2 podem ser metálicos, porém revestidos com uma camada polimérica a fim de evitar o contato metal-metal com as armaduras de tração 1.

[0053] A figura 3 ilustra uma vista esquemática de urn tubo-%7 flexível de acordo com uma segunda configuração opcional da presente invenção. Observa-se que o tubo flexível compreende um anular que compreende uma série de camadas, que pode incluir duas camadas de armadura de tração 1 dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento, uma armadura de pressão 5 e uma barreira de pressão 6, pelo menos uma camada de fitas antiflambagem, pelo menos uma camada de fitas antidesgaste 4 ou fitas antiflambagem, além de revestimento e externo e carcaça.

[0054] Nessa configuração opcional, o tubo flexível compreende pelo menos um tubo injetor/coletor 2 distribuído helicoidalmente permeado em uma camada de preenchimento 3 as quais podem estar posicionadas acima da camada de fitas antidesgaste 4 ou antiflambagem. Opcionalmente, conforme ilustrado, uma serie de tubos injetores/coletores 2 são dispostos helicoidal e adjacentemente à camada de preenchimento 3.

[0055] Quando essa configuração for adotada, a camada de preenchimento 3, bem como esse (s) tubo (s) coletor/injetor 2, pode ser posicionada sobre as armaduras de tração 1 externas, ou sobre as fitas antiflambagem, ou sobre fitas antidesgaste 4 (que venham a ser instaladas sobre as fitas antiflambagem). Preferencialmente, essa concepção é adotada com o uso de fita antiflambagem adicional sobre a camada dos tubos.

[0056] Como pode ser observado, na ilustração opcional da figura 3, o formato da seção transversal do tubo injetor/coletor 2 adotado foi o redondo. Entretanto, como já dito, qualquer formato de seção transversal pode ser adotado de acordo com cada aplicação.

[0057] Quando essa configuração for adotada, opcionalmente, os tubos 2 de injeção e de retorno são do tipo mangueira resistente ao

[0058] Em uma terceira configuração opcional, a camada de preenchimento 3, compreendendo esse (s) tubo (s) injetor/coletor 2 distribuído helicoidalmente, é posicionada sobre uma capa externa de cada tramo. Esta configuração pode prover uma proteção mecânica contra danos à capa externa que podem ocorrer durante o manuseio e a instalação do tubo flexível. Também nessa configuração, o uso de uma camada de fita antiflambagem sobre a camada dos tubos injetores/coletores 2.

[0059] A figura 4 ilustra uma vista esquemática de um tubo flexível de acordo com uma terceira configuração opcional da presente invenção. Observa-se que o tubo flexível compreende um anular que compreende uma série de camadas, que pode incluir duas camadas de armadura de tração 1 dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento, uma armadura de pressão 5 e uma barreira de pressão 6, pelo menos uma camada de fitas antiflambagem, pelo menos uma camada de fitas antidesgaste 4 .

[0060] Quando essa configuração for adotada, opcionalmente, os tubos 2 de injeção e de retorno são do tipo mangueira resistente ao colapso hidrostático.

[0061] Nessa figura, observa-se especialmente que o tubo flexível compreende uma camada de fita anti-atrito 9 posicionada entre as duas camadas de armadura de tração 1 dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento. Essas fitas são usadas para minimizar o atrito entre as duas camadas de armadura de tração 1. No entanto, a camada de fita anti-atrito 9 apresenta a desvantagem de não facilitar a circulação de fluidos pelo anular do tubo flexível.

[0062] Pelo motivo exposto no parágrafo anterior, a invenção prevê que a camada de fita anti-atrito 9 compreenda uma camada de ventilação 10 que compreende meios para facilitar o fluxo de fluidos %7.x^ nesta região.

[0063] Assim, em outras palavras, a invenção prevê que o tubo flexível compreenda uma camada de ventilação 10 interna à uma camada de fita anti-atrito 9 que, por sua vez, é posicionada entre duas camadas de armadura de tração 1 radialmente dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento.

[0064] Ressalta-se que a camada de fita anti-atrito 9 compreende uma fita anti-atrito 9 assentada de modo helicoidal por pelo menos parte da extensão longitudinal do tubo flexível.

[0065] Do mesmo modo, a camada de ventilação 10 compreende uma fita de ventilação 10 assentada de modo helicoidal por pelo menos parte da extensão longitudinal do tubo flexível, como ilustrado esquematicamente pela figura 4A.

[0066] Opcionalmente, para garantir uma maior pressão na injeção de fluidos, necessária para o arraste dos fluidos corrosivos, uma fita de alta resistência pode ser instalada sobre a capa externa ao tramo e, caso necessário, uma capa de proteção sobre esta fita.

[0067] A figura 5 ilustra o detalhe D de uma seção de fita de ventilação 10, como ilustrado na figura 4, de acordo com uma primeira configuração opcional de fita de ventilação 10 da presente invenção. A figura 5A ilustra uma vista frontal aproximada da seção da configuração de fita de ventilação 10 da figura 5.

[0068] De acordo com as figuras 5 e 5A, observa-se que a fita de ventilação 10 compreende ranhuras 11 na direção longitudinal do duto, em toda a sua extensão. Deste modo, quando a fita de ventilação 10 é assentada, ranhuras 11 sucessivas são alinhadas, formando canais que facilitam o escoamento de fluidos.

[0069] A figura 6 ilustra o detalhe D de uma seção de fita de ventilação 10, como ilustrado na figura 4, de acordo com segunda configuração opcional de fita de ventilação 10 da presente invenção. A figura 6A ilustra uma vista frontal aproximada da seção da configuração de fita de ventilação 10 da figura 6.

[0070] De acordo com as figuras 6 e 6A, observa-se que a fita de ventilação 10 compreende furos 12 na direção longitudinal do duto, em toda sua extensão. Deste modo, quando a fita de ventilação 10 é assentada, furos longitudinais 12 sucessivos são alinhados, formando canais que facilitam o escoamento de fluidos.

[0071] Apesar de terem sido apresentadas duas configurações de fitas de ventilação 10 diferentes, destaca-se que uma grande variedade de configurações para essas fitas podem ser adotas, de modo que as configurações de fitas de ventilação 10 não estão limitadas às apresentadas nas figuras 5, 5A, 6, e 6A.

[0072] Portanto, a camada de ventilação 10, em qualquer configuração, possibilita uma maior área de fluxo no anular de cada tramo do tubo flexível, aumentando a área de vazios da seção transversal do tubo flexível e, consequentemente, tornando o fluxo de circulação mais uniforme no anular da estrutura.

[0073] A camada de ventilação 10 pode ser fabricada em tecido, metal, polímero, fios de aramida, filamentos de vidro, trama como qualquer tipo de fio cuja configuração é mantida por meio de fita adesiva ou elemento aglomerador, tal qual polímeros ou matrizes de qualquer material que formem um componente compósito, visando a manter a geometria da barreira conforme configuração original do tubo flexível antes do teste hidrostático de fábrica ou o mais próximo desta. Ela também pode ser extrudada, ou em forma de fitas lançadas em helicóide ao longo do tramo com ranhuras 11 como ilustrado nas figuras apresentadas.

[0074] Ressalta-se que, apesar de a camada de ventilação ^0^ ter sido posicionada, nas figuras 5 e 6, entre duas camadas de armadura de tração 1 dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento, a mesma pode ser posicionada em diferentes interfaces entre camadas dispostas radialmente no anular. Por exemplo, a camada de ventilação 10 pode ser posicionada: entre a armadura externa e a capa ou camada a ela sobreposta; e entre a barreira, ou camada lançada sobre a barreira, e a armadura de pressão 5.

[0075] Adicionalmente, nos tubos flexíveis em que é adotada a armadura de pressão 5, com o objetivo de evitar que bolhas ou gotas de CO2 com água dissolvida fiquem aprisionadas em posições de difícil remoção, ou em decorrência da fluência ou inchamento da barreira, que restringe a circulação de fluidos na face interna da armadura de pressão 5, pode ser adotada uma camada anti- inchamento ou anti-extrusão em forma de fita ou de camada extrudada. Essa camada deve conter furos para evitar a formação de um segundo anular que pode ocasionar colapso por despressurização rápida do tubo flexível.

[0076] A camada anti-inchamento deve ser assentada helicoidalmente durante a fabricação do duto flexível com a aplicação de tensão suficiente para que a barreira fique confinada. Alternativamente, as camadas de ventilação 10 e a camada anti- inchamento podem ter suas funções englobadas em uma única camada.

[0077] De modo a conferir maior resistência, a camada de ventilação 10 pode compreender um núcleo de material com maior resistência à compressão, para manter a geometria das camadas evitando surgimento de modos de falha indesejados, e ser coberta nas faces superior e inferior por uma camada polimérica envolvendo o

[0078] E adição, o uso das fitas antidesgaste pode implicar nanecessidade de: aumento das espessuras que levem em conta o desgaste decorrente do atrito com as camadas metálicas, devido às cargas de flexão cíclicas do tubo flexível; emprego de materiais compósitos ou metálicos visando manter a configuração das camadas e a rigidez radial da estrutura do tubo flexível, em que as fitas antidesgaste 4 seriam revestidas com material polimérico, visando minimizar o desgaste dessas fitas ou das armaduras do tubo flexível devido aos carregamentos dinâmicos, evitando alterações da configuração do tubo flexível que tornem suas camadas frouxas.

[0079] Opcionalmente, com o objetivo de obter uma estrutura de tubo flexível balanceada ao torque, quando este é submetido a cargas como tração e pressão, os ângulos de lançamento (/ay angles) das armaduras de tração 1 podem ser ajustados visando compensar o desbalanceamento ao torque causado pela existência de tubos montados helicoidalmente sobre o corpo do tubo flexível.

[0080] Assim, o tubo flexível da presente invenção é capaz de viabilizar o fluxo entre qualquer camada do tubo flexível e homogeneizar as condições do anular, reduzindo a concentração de gases corrosivos. Essas vantagens são atingidas com o uso tubos de comunicação e controle individuais do anular de cada tramo do tubo flexível, além da introdução das camadas de ventilação 10 descritas nos parágrafos anteriores, as quais facilitam esse fluxo forçado.

[0081] Opcionalmente, as armaduras de tração 1 e/ou as armaduras de pressão, na estrutura do tubo flexível, são revestidas por metalização anódica com a finalidade de proteção anticorrosiva adicional à proteção catódica projetada para o sistema de dutos flexíveis. Algumas opções de revestimento por metalização anódica serão descritos nos parágrafos que se seguem.

[0082] Revestimento anticorrosivo, de alumínio e suas ligas, aplicado diretamente na superfície da armadura de aço, aumentando consideravelmente a sua vida útil, quando em contato com o meio corrosivo.

[0083] Revestimento anticorrosivo compressivo aplicado diretamente na superfície da armadura de aço, capaz de introduzir tensões residuais compressivas na armadura de aço aumentando consideravelmente a vida sua em fadiga mesmo quando submetida à deformação plástica severa.

[0084] Portanto, a invenção provê um tubo flexível capaz de permitir o deslocamento do vapor de água permeado para o anular, do CO2, do H2S e de bolhas ou gotas de CO2 aprisionadas nas armaduras metálicas, nas camadas poliméricas ou nas fitas, ou nas interfaces e interstícios do conector e das camadas ou entre camadas do anular do tubo flexível, e consequentemente reduzindo o teor de CO2 ou de H2S dissolvidos na fase aquosa, através da circulação forçada de N2 ou de outros fluidos não corrosivos por este anular.

[0085] O invento permite ainda a redução da concentração de gases corrosivos tais como CO2 e H2S na água em caso de alagamento do anular por água, bem como carregar ou romper as bolhas ou gotas de CO2 com água dissolvida, as quais podem estar aprisionadas nas armaduras metálicas, nas camadas poliméricas ou nas fitas, ou nas interfaces e interstícios das camadas do tubo dentro do conector e das camadas ou entre camadas do anular do tubo flexível.

[0086] Dessa forma, o tubo flexível mitiga a agressividade da corrosão localizada, que é um dos fatores de iniciação do processo de corrosão sob tensão por CO2, ao maximizar a homogeneização do ambiente corrosivo da anular, além de favorecer a redução concentração de gases corrosivos conforme citado.

[0087] Em especial, em anulares com perda de integridade, a recirculação de N2 ou outro fluido com elevada velocidade intensifica o arraste e expulsão de fluidos corrosivos para fora do anular por meio das áreas danificadas da capa externa (ou furos inseridos após a instalação do tubo flexível para direção do fluxo).

[0088] Desta forma, os efeitos desses fluidos corrosivos são minimizados, estendendo a possibilidade de operação até que a manutenção se efetive, caso necessária, se a condição do anular ultrapassar os limites das condições nas quais os fluidos corrosivos iniciam os mecanismos de falha citados acima.

[0089] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.

Claims

1. Tubo flexível para controle e circulação forçada de fluidos anticorrosivos em seu anular, em que o anular compreendido entre as camadas poliméricas (6) e (8) contendo uma série de camadas, incluindo:pelo menos duas camadas de armadura de tração (1) dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento;pelo menos um tubo de injeção assentadohelicoidalmente em toda a extensão longitudinal do tubo flexível;pelo menos um tubo de retorno assentadohelicoidalmente em toda a extensão longitudinal do tubo flexívelcaracterizado por o anular compreender pelo menos uma camada de ventilação (10) que compreende uma fita de ventilação (10) que fornece canais longitudinais em relação a um eixo longitudinal do tubo para facilitar um fluxo de fluidos longitudinalmente ao duto.

2. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma fita de ventilação (10) ser assentada de modo helicoidal por pelo menos parte da extensão longitudinal do tubo flexível, em que a fita de ventilação (10) compreende pelo menos um de: ranhuras (11) longitudinais em toda a sua extensão, em que quando a fita de ventilação (10) é assentada, ranhuras (11) sucessivas são alinhadas, formando canais longitudinais em relação ao eixo longitudinal do duto; oufuros longitudinais (12) em toda a sua extensão, em que quando a fita de ventilação (10) é assentada, furos longitudinais (12) sucessivos são alinhados, formando canais longitudinais.

3. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a pelo menos uma fita de ventilação (10) ser fabricada em um de: tecido; metal; polímero; fios de aramida; filamentos de vidro; material extrudado; e fitas lançadas em helicóide.

4. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o anular compreender adicionalmente por uma camada de fitas anti-inchamento ou anti- extrusão da barreira de pressão aplicadas helicoidalmente sobre esta, com sobreposição e contendo furos para impedir a formação de segundo anular.

5. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a camada de ventilação (10) ser posicionada internamente à camada de fita anti-atrito (9), em que a camada de fita anti-atrito (9) é posicionada entre as pelo menos duas camadas de armadura de tração (1) dispostas em pelo menos dois sentidos de trançamento.

6. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por pelo menos um tubo injetor (2) e pelo menos um tubo coletor (2) serem posicionados em um de:em substituição a pelo menos um arame da armadura detração (1); oudistribuídos helicoidalmente adjacentes a uma camada de preenchimento (3), compostas por elementos estruturais que protejam pelo menos um tubo injetor (2) e pelo menos um tubo coletor (2) da compressão radial.

7. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por pelo menos um tubo injetor (2) e pelo menos um tubo coletor (2) compreenderem um formato de seção transversal escolhido dentre: redondo (2A); oval (2B); e retangular (2C), em que o tubo injetor (2) e o tubo coletor (2) são metálicos e revestidos com uma camada polimérica.

8. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por pelo menos um tubo injetor (2) e pelo menos um tubo coletor (2) serem do tipo mangueira resistente ao colapso hidrostático.