BR102018013965B1 - Dispositivo e método para reparo de mangueira de umbilicais - Google Patents

Dispositivo e método para reparo de mangueira de umbilicais Download PDF

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Abstract

DISPOSITIVO E MÉTODO PARA REPARO DE MANGUEIRA DE UMBILICAIS Resumo: DISPOSITIVO E MÉTODO PARA REPARO DE MANGUEIRA DE UMBILICAIS A presente invenção está relacionada a dispositivos para reparo de mangueiras de umbilicais. Nesse cenário, a presente invenção provê um dispositivo para reparo de mangueira (3) de umbilicais compreendendo um corpo de reparo (1) tubular, e um elemento fusível (2) adaptado para obstruir passagem de fluido pelo interior do corpo de reparo (1), em que o corpo de reparo (1) compreende um diâmetro externo coincidente com o diâmetro interno da mangueira (3) a ser reparada. Em adição, a invenção ainda provê um método de reparo de mangueira (3) de umbilical compreendendo as etapas de: bloquear uma primeira extremidade (31) de uma mangueira (3) de umbilical; inserir um dispositivo para reparo de mangueira (3) de umbilicais em uma segunda extremidade (32) da mangueira (3); injetar um selante polimérico na segunda extremidade (32) da mangueira (3); movimentar por pressão à montante o dispositivo de reparo até a região do vazamento até que o corpo de reparo (1) cubra completamente a abertura/local de vazamento (4); escoar o selante polimérico por entre a parede interna da mangueira (3) e a parede externa do dispositivo até atingir a abertura/local de vazamento (4) na mangueira (3); solidificar o selante polimérico fixando o corpo de (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção está relacionada a tecnologias de dutos e risers, tecnologias de equipamentos submarinos, e tecnologias de inspeção materiais, equipamentos e corrosão. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a dispositivos de reparo de mangueira de umbilicais.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[002] Um problema recorrente na indústria do petróleo offshore são os vazamentos em mangueiras hidráulicas termoplásticas de acionamento de válvulas submarinas presentes nos umbilicais eletro-hidráulicos, motivadas por procedimentos de instalação inadequados que podem levar ao colapso destas mangueiras, fragilizando-as localmente.
[003] Isso pode levar à ocorrência de vazamentos, que podem ser pequenos, impactando em perdas de fluido hidráulico, ou grandes, que sequer permitem manutenção, impactando, na maioria das vezes, em perdas de produção.
[004] Em caso de falha de uma mangueira do umbilical, geralmente existem mangueiras reservas, e o acionamento das válvulas submarinas pode ser alterado no próprio equipamento submarino (ANM, manifold, ou outros).
[005] Ocorre que, dependendo do motivo da falha de uma mangueira, a probabilidade de haver uma falha de outra mangueira pode ser grande, inclusive afetando as próprias mangueiras reservas.
[006] Para pequenos vazamentos, é possível o uso de selantes poliméricos que solidificam quando submetidos a uma determinada variação de pressão. Essa técnica é largamente utilizada na indústria atualmente, sendo bastante eficiente para o tratamento de pequenos vazamentos em mangueiras de umbilicais eletro- hidráulicos.
[007] Nesse método, após identificado o vazamento em uma mangueira de umbilical eletro-hidráulico, a mangueira é desconectada em uma extremidade, pela qual o selante polimérico (fluido) passa a ser inserido. Assim, o selante polimérico flui pela mangueira de umbilical eletro-hidráulico com uma pressão substancialmente constante até o ponto de vazamento.
[008] No momento que o selante polimérico atinge o ponto de vazamento, pelo menos uma parte do selante passa a vazar pelo furo (vazamento), de modo que a diferença de pressão à qual o selante é submetido, de dentro da mangueira (alta pressão) para fora (baixa pressão) da mangueira, faz com que o selante se solidifique exatamente e apenas no furo da mangueira.
[009] É importante pontuar que, uma vez que o vazamento é pequeno e lento, o selante tem tempo suficiente para se solidificar antes de sair completamente da mangueira pelo furo.
[0010] No entanto, esses selantes poliméricos não podem ser usados de maneira eficiente em grandes vazamentos. Nessa situação, a velocidade de vazamento é tão grande que o selante não tem tempo de se solidificar a tempo de bloquear a passagem de mais selante presente na mangueira.
[0011] Assim, essa técnica se mostra pouco útil para reparo de grandes vazamentos em mangueiras de umbilicais eletro-hidráulicos.
[0012] Alguns documentos do estado da técnica são direcionados às soluções descritas anteriormente, os quais serão apresentados a seguir.
[0013] O documento US7717137B2 revela um dispositivo expansível para isolar e reparar vazamentos em dutos que possui reservatório elastomérico reutilizável, tubos elásticos e elementos internos de abertura de porta, mecanismo de formação de vedação e mecanismo de restrição para restringir a expansão do invólucro. Segundo este documento, o sistema compreende basicamente um corpo tubular com uma seção central mais estreita, em que o dispositivo é inserido no duto de modo que a seção central é posicionada na região a ser reparada. Então, a seção central é expandida e um selante é injetado no contato com o duto, selando a área que apresenta vazamento.
[0014] No entanto, o conhecimento deste documento também não pode ser usado para reparar grandes vazamentos longitudinais, uma vez que, para isso, o corpo tubular deveria ser muito extenso, inviabilizando sua aplicação.
[0015] O documento US7513275B2 revela um kit de reparo para sistema de tubulação de gás natural que possui um encapsulador que envolve um selante de vazamento e um vedante de pressão, e contata um selante de pressão e uma porção da tubulação de gás natural adjacente ao vazamento.
[0016] No entanto, o método deste documento envolve a aplicação de um selante na porção externa do duto, o que é absolutamente inviável em muitas situações.
[0017] O documento US7954517B1 revela um método de reparação de tubulação que envolve, de uma maneira geral: a fixação de um rebite cego em um orifício; a deformação mecânica do corpo do rebite com o uso de um mandril; e a retirada do mandril do rebite, formando assim uma vedação estanque entre o rebite cego e o orifício na tubulação.
[0018] Este método só pode ser aplicado a dutos rígidos, o que inviabiliza sua aplicação em diversas situações.
[0019] O documento US9261218B2 revela um método para selar vazamento em uma tubulação usada para transportar fluido que envolve a geração interna de pressão para inflar um dispositivo de vedação para cobrir a abertura de vazamento.
[0020] O documento US7296597B1 revela um método para realizar operações de manutenção em tubulações que envolve o posicionamento e, em seguida, a expansão de um componente inflável para formar uma vedação dentro da tubulação.
[0021] No entanto, os dois últimos métodos não podem ser aplicados a diversos dutos, em especial dutos de diâmetro reduzido.
[0022] Como será mais bem detalhado a seguir, a presente invenção visa a solução dos problemas do estado da técnica acima descrito de forma prática e eficiente.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0023] O objetivo da presente invenção é o de prover um dispositivo de reparo de mangueira de umbilical eletro-hidráulico que seja eficiente em reparos de grandes vazamentos dessas mangueiras.
[0024] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê um dispositivo para reparo de mangueira de umbilicais compreendendo um corpo de reparo tubular, e um elemento fusível adaptado para obstruir passagem de fluido pelo interior do corpo de reparo, em que o corpo de reparo compreende um diâmetro externo coincidente com o diâmetro interno da mangueira a ser reparada.
[0025] A presente invenção ainda provê um método de reparo de mangueira de umbilical compreendendo as etapas de: bloquear uma primeira extremidade de uma mangueira de umbilical; inserir um dispositivo para reparo de mangueira de umbilicais em uma segunda extremidade da mangueira; injetar um selante polimérico na segunda extremidade da mangueira; movimentar por pressão à montante o dispositivo de reparo até a região do vazamento até que o corpo de reparo cubra completamente a abertura; escoar o selante polimérico por entre a parede interna da mangueira e a parede externa do dispositivo até atingir a abertura na mangueira; solidificar o selante polimérico fixando o corpo de reparo tubular no interior da mangueira; liberar a primeira extremidade da mangueira de umbilical; e escoar o elemento fusível pelo interior da mangueira.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0026] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.
[0027] A figura 1 ilustra uma vista esquemática do dispositivo para reparo de mangueira de umbilicais de acordo com uma configuração preferencial da presente invenção.
[0028] As figuras 2a a 2d ilustram esquematicamente o modo como o dispositivo para reparo de mangueira de umbilicais da figura 1 é aplicado para reparar um vazamento em uma mangueira.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0029] 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.
[0030] A figura 1 ilustra uma vista do dispositivo para reparo de mangueira 3 de umbilicais de acordo com uma configuração preferencial da presente invenção.
[0031] De uma forma mais ampla, o dispositivo compreende um corpo de reparo 1 tubular, e um elemento fusível 2 adaptado para obstruir passagem de fluido pelo interior do corpo de reparo 1. O corpo de reparo 1 deve compreender um diâmetro externo coincidente com o diâmetro interno da mangueira 3 a ser reparada.
[0032] Em uma configuração opcional, o elemento fusível 2 compreende um corpo cilíndrico 22 interno ao corpo de reparo 1 e um tampão 21 fusível cujo diâmetro é superior ao diâmetro do corpo cilíndrico 22.
[0033] As figuras 2a a 2d ilustram esquematicamente o modo como o dispositivo para reparo de mangueira 3 de umbilicais da figura 1 é aplicado para reparar um vazamento em uma mangueira 3.
[0034] A utilização do dispositivo da presente invenção se dá da seguinte forma.
[0035] Inicialmente, uma primeira extremidade 31 da mangueira 3 é bloqueada (se necessário) para que não haja escoamento de fluido por essa extremidade. Então, o dispositivo é inserido em uma segunda extremidade 32 da mangueira 3 a ser reparada (após corte do conector desta extremidade para permitir tal inserção com posterior reterminação, para permitir o bombeamento) e na sequência, um selante polimérico é injetado na mesma extremidade 32 da mangueira 3, movimentando o dispositivo até a região do vazamento 4 devido à pressão exercida pelo selante polimérico.
[0036] Neste momento, o fluido que já estava no interior da mangueira 3 é obrigado a escoar pela abertura 4 na qual ocorre o vazamento até que o corpo de reparo 1 cubra completamente a abertura 4.
[0037] Como a primeira extremidade 31 da mangueira 3 está bloqueada, não há por onde escoar qualquer fluido e o dispositivo irá parar de se mover. Neste ponto é praticada uma elevação de pressão à montante do dispositivo fazendo com que o selante polimérico escoe por entre a parede interna da mangueira 3 e a parede externa do dispositivo até atingir a abertura 4 na mangueira 3 em um fluxo mais lento.
[0038] O selante polimérico então sofrerá uma grande variação de pressão ao passar pela abertura 4 na mangueira 3, o que o fará se solidificar, fixando o corpo de reparo 1 tubular no interior da mangueira 3 e reparando o vazamento existente pela abertura 4.
[0039] Neste momento, então, a primeira extremidade 31 da mangueira 3 deve ser liberada e a pressão à montante do dispositivo deverá ser aumentada para que o tampão 21 não seja capaz de impedir o movimento do elemento fusível 2, fazendo com que o elemento fusível 2 escoe pelo interior da mangueira 3, completando, assim, o reparo do vazamento.
[0040] Portanto, a invenção também prevê um método de reparo de mangueira 3 de umbilical compreendendo as etapas de: bloquear uma primeira extremidade 31 de uma mangueira 3 de umbilical; inserir um dispositivo para reparo de mangueira 3 de umbilicais em uma segunda extremidade 32 da mangueira 3; injetar um selante polimérico na segunda extremidade 32 da mangueira 3; movimentar, por pressão à montante, o dispositivo de reparo até a região do vazamento até que o corpo de reparo 1 cubra completamente a abertura 4; escoar o selante polimérico por entre a parede interna da mangueira 3 e a parede externa do corpo de reparo 1 tubular até atingir a abertura 4 na mangueira 3; solidificar o selante polimérico fixando o corpo de reparo 1 tubular no interior da mangueira 3; liberar a primeira extremidade 31 da mangueira 3 de umbilical para recuperação do elemento fusível 2; e escoar o elemento fusível 2 pelo interior da mangueira 3.
[0041] De acordo com o método descrito no parágrafo anterior, o elemento fusível 2 ainda pode ser recuperado na primeira extremidade 31 da mangueira 3, como ficaria evidente para um técnico no assunto.
[0042] Para que o dispositivo de reparo tenha seu funcionamento pleno, é importante que o corpo de reparo 1 tenha um comprimento maior do que a abertura 4 na mangueira 3, para que este elemento cubra completamente a abertura 4 e ainda tenha uma sobra.
[0043] O quão maior será o corpo de reparo 1 poderá ser definido caso a caso, de modo que está característica não representa um limitante ao escopo de proteção da invenção.
[0044] Opcionalmente, o tampão 21 fusível compreende um elemento circular flexível de diâmetro inferior ao diâmetro interno da mangueira 3. As características do material que constituirá este elemento serão definidas caso a caso para que ele suporte os níveis de pressão necessários, conforme descrito acima.
[0045] Opcionalmente, o corpo cilíndrico 22 é fabricado em espuma de alta densidade preenchendo todo o interior do corpo de reparo 1 tubular.
[0046] Opcionalmente, o corpo tubular e a mangueira 3 de umbilical são fabricados em poliamida. No entanto, o melhor material para se fabricar esse elemento poderá variar e será mais bem definido caso a caso por um técnico no assunto, em que o tubo poderá ser reforçado com um elemento de alta resistência, como Kevlar.
[0047] Portanto, a invenção provê um dispositivo e um método para o reparo de grandes vazamentos (como rasgos) em mangueiras 3 de umbilicais utilizando os mesmos selantes poliméricos utilizados no atual estado da técnica.
[0048] Reforça-se que os tais selantes poliméricos atualmente só podem ser usados, de modo eficaz, para reparar pequenos vazamentos em mangueiras de umbilicais (de até 3 litros/minuto a pressões da ordem de 100 bar, tipicamente representados por pequenos furos), enquanto que o dispositivo ora revelado possibilita seu uso para realizar reparos de grandes vazamentos.
[0049] 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 (5)

1. Dispositivo para reparo de uma mangueira (3) de umbilical compreendendo um corpo de reparo (1) tubular e um elemento fusível (2) adaptado para obstruir passagem de fluido pelo interior do corpo de reparo (1), caracterizadopelo dito corpo de reparo (1) compreender um diâmetro externo coincidente com o diâmetro interno da mangueira (3) a ser reparada e o dito elemento fusível (2) compreender um corpo cilíndrico (22) interno ao corpo de reparo (1), e um tampão (21) fusível circular cujo diâmetro é superior ao diâmetro do corpo cilíndrico (22) e inferior ao diâmetro interno da mangueira (3) de umbilical.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor o comprimento do corpo de reparo (1) ser maior do que a abertura (4) de vazamento da mangueira (3).
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopor o corpo cilíndrico (22) do elemento fusível (2) ser fabricado em espuma de alta densidade preenchendo todo o interior do corpo de reparo (1) tubular.
4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopor o corpo de reparo (1) tubular e a mangueira (3) de umbilical serem fabricados em poliamida.
5. Método de reparo de uma mangueira (3) de umbilical compreendendo um corpo de reparo (1) tubular e um elemento fusível (2) adaptado para obstruir passagem de fluido pelo interior do corpo de reparo (1), utilizando o dispositivo definido na reivindicação 1, caracterizadopor compreender as etapas de: bloquear uma primeira extremidade (31) de uma mangueira (3) de umbilical; inserir um dispositivo para reparo de mangueira (3) de umbilicais em uma segunda extremidade (32) da mangueira (3); injetar um selante polimérico na segunda extremidade (32) da mangueira (3); movimentar por pressão à montante o dispositivo de reparo até a região do vazamento até que o corpo de reparo (1) cubra completamente a abertura (4); escoar o selante polimérico por entre a parede interna da mangueira (3) e a parede externa do corpo de reparo tubular (1) até atingir a abertura (4) na mangueira (3); solidificar o selante polimérico fixando o corpo de reparo (1) tubular no interior da mangueira (3); liberar a primeira extremidade (31) da mangueira (3) de umbilical para recuperação do elemento fusível (2); e escoar o elemento fusível (2) pelo interior da mangueira (3).
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