BR112012012639B1 - Métodos para fabricar um tubo mecanicamente revestido e umatubulação mecanicamente revestida, tubo mecanicamente revestido, e, tubulaçãomecanicamente revestida - Google Patents

Abstract

MÉTODOS PARA FABRICAR UM TUBO MECANICAMENTE REVESTIDO, E UMA TUBULAÇÃO MECANICAMENTE REVESTIDA, PARA ASSENTAR SOBRE BOBINA UMA TUBULAÇÃO MECANICAMENTE REVESTIDA E PARA FABRICAR E ASSENTAR UMA TUBULAÇÃO MECANICAMENTE REVESTIDA, TUBO MECANICAMENTE REVESTIDO, E, TUBULAÇÃO REVESTIDA MECANICAMENTE. Um método de fabricar um tubo mecanicamente revestido (MLP) que tem um tubo externo e um revestidor internol que compreende no mínimo as etapas de: (a) formar o tubo externo como um único comprimento; (b) formar um revestidor interno conformador que é completamente ou substancialmente do mesmo comprimento que o tubo externo da etapa (a);(c) localizar o conformador de revestidor interno da etapa (b) dentro do tubo externo;e, (d) expandir conformador do revestidor interno dentro do tubo externo para formar o MLP. Desta maneira, a necessidade convencional para superar problemas com soldagem de inúmeros corpos de tubo bimetálico pré-formado de 12 m ou 24 m para formar um tubo bimetálico de 1 km é evitada, também evitando assim fraquezas que podem fazer parte de processos de soldagem de corpos convencionais para formar um MLP.

Description

[001] A presente invenção é relativa a um método de fabricar um tubo mecanicamente revestido e, opcionalmente, métodos de assentamento, em seguida, uma tubulação mecanicamente revestida formada de tais tubos, particularmente, porém não exclusivamente, para fornecer uma tubulação marinha.

[002] Tubulações com resistência à corrosão para o transporte ou transmissão submarina de fluidos corrosivos tais como gás ou petróleo cru, podem ser fornecidas por tubos que têm um revestimento metálico interno. Um tubo de parede dupla ou bimetálico é genericamente composto de duas camadas metálicas. A camada exterior é para resistir à pressão hidrostática e/ou pressão interna, dependendo da profundidade da água, enquanto a camada interna impede dano à camada exterior a partir da composição química do fluido que está sendo transportado. A camada interna é algumas vezes também denominada um “revestimento”. Uma vez que uma de suas finalidades principais é proteger a camada exterior de corrosão, comumente uma liga resistente à corrosão (CRA) é escolhida para o revestimento.

[003] Uma forma de um tubo bi- metálico é um único tubo revestido (“superposto”) que tem uma camada CRA interna ligada de maneira metalúrgica à camada exterior, que poderia ser formada de um metal de base aço carbono.

[004] Uma segunda forma de tubo bimetálico pode ser denominada um tubo mecanicamente revestido (MLP) formado de inúmeros corpos de tubo, nos quais um revestimento é fixado à camada exterior tal como aço carbono, sem ligação metalúrgica. Um método econômico de formar um trecho de tubo revestido desta maneira utiliza expansão hidráulica, onde o revestimento é inserido na camada exterior e então ambas as partes são expandidas. Durante expansão a camada interna sofre uma deformação plástica, enquanto a camada exterior sofre uma deformação elástica ou plástica, que depende do processo de fabricação. Um exemplo disto compreende inserir um revestidor de superposição liga 316L dentro de um tubo hospedeiro de aço carbono e expandir o revestimento radialmente de modo que ele entre em contato com o tubo hospedeiro, e então o diâmetro externo do tubo hospedeiro também será expandido juntamente com o revestimento até um nível de deformação predeterminado, de tal modo que em seguida ao relaxamento da pressão interna, uma tensão de contato de interferência entre o revestimento e o tubo hospedeiro permanece.

[005] Tais corpos de tubo bimetálico são genericamente fabricados em comprimentos de 12m ou 24m em uma localização de fabricação e então, em seguida, transportados para a uma base ou local junto a um rio ou mar, para soldagem juntos para comprimento convencionalmente padrão de 1 km.

[006] Contudo, corrosão pode ocorrer na superfície interno das camadas de tubo hospedeiro exterior durante o transporte e armazenagem de tais corpos de tubo antes da utilização. Diversos fabricantes e fornecedores de tais corpos de tubo têm diferentes maneiras de superar isto, embora o método o mais comum envolva soldar cada extremidade do revestidor interno às extremidades do tubo externo para vedá-los. Por exemplo, o tubo de aço mostrado na EP0150041A2 tem uma construção dupla na qual um elemento de tubo de aço carbono exterior é revestido em relação a todo o seu comprimento com um material resistente à corrosão, que consiste de titânio.

[007] Os corpos de tubo bimetálico são convencionalmente transportados e montados no local, em uma base de bobina por meio da completação de soldas circunferencialmente de topo entre os corpos de tubo. O material utilizado para realizar as soldas é, genericamente, o mesmo que o material utilizado para os revestimentos internos para assegurar a continuidade do material de revestimento na região das soldas. Assim, por exemplo, quando uma liga resistente à corrosão é selecionada para o revestidor interno para uma aplicação no serviço ácido (isto é, em ambientes que contém enxofre elementar) é importante que a propriedade do material de revestimento seja mantida ao longo de todo o comprimento do revestimento. Por esta razão todas as soldas de tais tubos bimetálicos de 12 m ou de 24 m são realizadas com consumíveis formados do material liga resistente à corrosão.

[008] Contudo, tais consumíveis têm custo mais alto do que outros tipos de consumíveis, como aqueles formados apenas de aço carbono. Além disto, durante o processo de soldagem de corpos, os materiais utilizados para o revestidor interno e o tubo externo hospedeiro podem se misturar e formar uma liga. Assim, a integridade do revestidor interno pode não ser mantida nas localizações de solda, a despeito da utilização de consumíveis do mesmo material que o revestidor interno. Qualquer perda em integridade em qualquer lugar ao longo da tubulação é naturalmente catastrófica para toda a tubulação.

[009] A EP0150041A2 propõe um método de fabricar tubos de aço resistentes à corrosão de comprimentos “limitados” depois da fabricação e transporte do tubo até um local de construção, com base em utilizar tubos extremos de modo que um titânio metálico se superponha aos elementos tubos exteriores antes da soldagem.

[0010] A GB2275639A descreve soldar seus elementos tubulares bimetálicos para formar um tubo, de modo que as soldas de topo formadas não contatam as camadas exteriores, seguida pela adição de luvas de soldagem superpostas circunferencialmente ao redor de cada solda não contatando as camadas internas.

[0011] Tais processos de soldagem ainda tomam tempo e envolvem processos de soldagem mais complicados e materiais adicionais, tal como luvas do que é desejado na prática para evitar um ou mais dos problemas acima.

[0012] Um objetivo da presente invenção é fornecer um método mais simples de fabricar um tubo mecanicamente revestido.

[0013] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é fornecido um método de fabricar um tubo mecanicamente revestido (MLP) que tem um tubo externo e um tubo interno que compreende, no mínimo, as etapas de: (a) formar o tubo externo como um comprimento único; (b) formar um conformador de revestidor interno que é completamente ou substancialmente do mesmo comprimento que o tubo externo da etapa (a); (c) localizar o conformador de revestidor interno da etapa (b) dentro do tubo externo; e (d) expandir o conformador de revestidor interno dentro do tubo externo para formar o MLP.

[0014] Desta maneira, a necessidade convencional para superar problemas com soldagem de inúmeros corpos de tubo bimetálico pré-formado de 12 m ou 24 m para formar um tubo bimetálico de um km é evitada, também evitando assim enfraquecimentos que pode ser uma parte de processos de soldagem de trecho convencional para formar um MLP.

[0015] O método de fabricar um tubo mecanicamente revestido (MLP) de acordo com a presente invenção pode fornecer um tubo mecanicamente revestido de qualquer comprimento, que é genericamente no mínimo 5, 10 ou 20 vezes mais longo do que corpos de tubo convencional de 12m ou de 24 m de comprimento.

[0016] Assim de acordo com uma modalidade da presente invenção, o método da presente invenção fornece um MLP que é maior do que 500 m de comprimento, opcionalmente na faixa de 800-1200 m de comprimento e, preferivelmente totalmente ou substancialmente de 1 km de comprimento. Atualmente tubos submarinos que têm 1 km de comprimento são o tubo padrão genericamente utilizado para formar em seguida uma tubulação, especialmente uma tubulação para assentamento sob água ou, de outra maneira, para utilização em um ambiente marinho e, genericamente, tendo no mínimo diversos km de comprimento.

[0017] Tubos revestidos mecanicamente podem ser formados com qualquer número de camadas, encamisamentos, revestimentos, etc., conhecidos na técnica, porém incluído no mínimo uma camada exterior ou tubo externo, tal como um tubo externo de aço carbono fixado a no mínimo uma camada interna ou revestimento, tal revestimento preferivelmente sendo formado de uma liga resistente à corrosão (CRA), por exemplo, um revestidor de superposição tal como uma liga 316L, 825, 625 ou 904L, sem ligação metalúrgica.

[0018] O tubo externo para o MLP pode ser formado como um comprimento único utilizando inúmeros processos conhecidos, inclusive conformação contínua como uma peça única, ou soldando juntos uma pluralidade de corpos de tubo externo. Por exemplo, corpos de tubo de aço carbono são facilmente fabricáveis e podem ser fácil e rapidamente soldados juntos utilizando consumíveis de aço carbono em uma maneira conhecida na técnica. Soldar corpos de tubo formados apenas de aço carbono é um processo significativamente mais simples do que soldar corpos de tubo de materiais bimetálicos, especialmente porque evita qualquer mistura de diferentes materiais que formam novas ligas.

[0019] De maneira similar, a formação de um conformador de revestidor interno que é totalmente ou substancialmente do mesmo comprimento que o tubo externo, tal como tendo mais do que 500 m de comprimento, opcionalmente na faixa de 800-1200 m e preferivelmente totalmente ou substancialmente de um km de comprimento, poderia ser proporcionada por inúmeros processos conhecidos na técnica, que incluem conformação contínua.

[0020] A localização do revestidor interno conformado dentro do tubo externo pode ser realizada como uma simples etapa mecânica de inserir o conformador de revestidor interno no comprimento do tubo externo hospedeiro utilizando uma ou mais operações mecânicas simples.

[0021] A expansão do conformador de revestidor interno dentro do tubo externo para formar a forma e conformação final do revestidor interno e daí o MLP pode ser fornecida por qualquer um de inúmeros métodos convencionais, que incluem um ou mais processos mecânicos e/ou um ou mais processos hidráulicos.

[0022] Processos de expansão mecânica incluem passar um expansor através do comprimento do tubo, de modo a expandir o conformador de revestidor interno para corresponder à superfície interno do tubo externo hospedeiro. Um processo hidráulico pode ser a utilização de água pressurizada que passa através do comprimento de tubo, tal como realizado durante teste hidráulico em uma pressão na faixa de 20-50 MPa por exemplo, cujo teste é realizado de acordo com procedimentos padrão conhecidos.

[0023] De acordo com uma modalidade da presente invenção o método ainda compreende a etapa de revestir o MLP assim formado, em particular a parede exterior do tubo hospedeiro exterior, com um ou mais revestimentos conhecidos na técnica.

[0024] O método de fabricar de acordo com a presente invenção fornece um tubo mecanicamente revestido (MLP) de um comprimento substancial, opcionalmente, porém não limitada a 1 km de comprimento, de tal modo que a presente invenção se estende a um tubo mecanicamente revestido seja ou não formado de acordo com o método como descrito aqui acima.

[0025] O MLP é preferivelmente formado/fabricado/montado em uma base bobina genericamente onde o MLP é bobinado sobre uma bobina. Genericamente, isto é, na costa, ou em uma localização na costa, opcionalmente onde o tubo externo e/ou o revestidor interno é conformado, preferivelmente para formar um MLP que é maior do que 500 m em comprimento e está pronto para assentamento, preferivelmente como parte de uma tubulação mais longa (genericamente de diversos km).

[0026] De acordo com outro aspecto da presente invenção é fornecido um método de fabricar uma tubulação mecanicamente revestida (MLPL) que compreende uma conjunção de uma pluralidade de tubos revestidos mecanicamente (MLPs) como definido aqui acima. Genericamente, a conjunção é fornecida soldando uma pluralidade de tubos consecutivos revestidos mecanicamente, por exemplo, cada um tendo 1 km de comprimento por meio da utilização de um ou mais processos de soldagem de tubulação.

[0027] Um exemplo de um processo de soldagem de tubulação para fornecer soldas circulares entre dois MLPs consecutivos, que compreende soldar utilizando consumíveis do mesmo material que o material de revestidor interno. Embora o material de revestidor interno seja usualmente mais caro do que material de tubo externo, este processo requer apenas soldagem a cada comprimento de tubo, por exemplo, a cada 1 km ao invés de a cada 12 m ou 24 m de comprimento de trecho de tubo.

[0028] Um segundo processo de soldagem de tubulação envolve soldar juntos tubos exteriores consecutivos utilizando consumíveis do mesmo material do tubo externo, tal como aço carbono, seguido por soldagem de tubulação interna de revestimentos internos consecutivos. Para auxiliar a evitar qualquer mistura de materiais de soldagem para formar ligas não desejadas, os revestimentos internos de tubos consecutivos poderiam ser cortados para permitir soldagem limpa de tubo externo, e a soldagem interna pode ser então realizada de maneira limpa entre os dois revestimentos internos para evitar as soldas já formadas de tubo externo.

[0029] De acordo com outro aspecto da presente invenção é fornecida uma tubulação mecanicamente revestida sempre que formada de acordo com um ou mais dos métodos de fabricação de uma tubulação mecanicamente revestida como descrito acima.

[0030] Os métodos de fabricar descritos aqui acima não estão limitados à dimensão, forma, projeto, desenho, propriedades físicas e/ou químicas do tubo externo e/ou revestidor interno e, atualmente, a espessura máxima de parede de um revestimento de MLP convencional não excede 3,0 mm.

[0031] De acordo com outra modalidade da presente invenção o MLP compreende um revestidor de superposição, e o revestidor de superposição tem uma espessura de mais do que 2,5 mm, preferivelmente igual a ou maior que 3 mm.

[0032] De acordo com uma modalidade particular da presente invenção o revestidor de superposição tem uma espessura definida pela fórmula 1: D/t + 1406 D/R = 96,1 (I) onde D é o diâmetro do revestidor de superposição; R é o menor raio de curvatura da bobina; e t é a espessura do revestidor de superposição.

[0033] O raio de dobramento de uma bobina pode ser tão baixo como 1,5 m e vai até 10 m ou mais. O raio da bobina e tubo bobinado aumenta de maneira óbvia quando o tubo está embobinado sobre a bobina. Um exemplo típico de uma bobina para assentar uma tubulação marinha tem um raio mínimo de dobramento de bobina de 8,23 m.

[0034] De acordo com uma modalidade particular da presente invenção o revestidor de superposição tem uma espessura no mínimo igual à espessura mínima de revestimento “t” calculada por meio da fórmula (II)

na qual t a espessura mínima de revestimento em mm; a00, a01 são constantes definidas pela Tabela 1:

Tabela 1 ε é a deformação máxima de enrolamento g é o espaço de inserção radial em mm, e D = DH -2tH é o diâmetro externo de revestimento em mm onde DH e tH são respectivamente o diâmetro externo e a espessura de parede do tubo externo hospedeiro do MLP, em mm.

[0035] Uma ou ambas as fórmulas acima podem fornecer a espessura de parede mínima de um revestimento para um dado diâmetro de revestimento, que é também aproximadamente igual ao diâmetro interno do tubo externo ou hospedeiro e um raio de bobina. O MLP pode então ser projetado é fabricado de acordo com as formulas, de tal modo que ele pode então ser carregado diretamente sobre uma bobina em uma maneira convencional sem requerer qualquer pressão interna, seja completamente ou em seções dele.

[0036] Existem dois métodos comuns de assentamento de tubulações submarinas ou marinhas. O assim chamado “método de tubulação em forno” envolve montar tubos em um navio de assentamento de tubo marinho e então soldar cada um quando o assentamento progride. No assim chamado método de assentamento em bobina a tubulação é montada em terra a partir de um número de comprimentos de tubo e então diretamente enrolada sobre uma grande bobina, algumas vezes também denominado uma bobina ou bobina de armazenagem. Uma vez costa afora, a tubulação é desenrolada da bobina como uma entidade única e está diretamente disponível para assentamento, uma vez que nenhuma solda é requerida durante a operação costa afora.

[0037] O método de assentamento embobinada é mais rápido e mais econômico do que o “método de tubulação em forno”, de tal modo que ele é preferido onde possível. Contudo, o processo em enrolamento obviamente gera dobramento significativo na tubulação, o que poderia fazer com que um revestimento convencional em uma tubulação revestida convencional enrugue e é atualmente considerado que rugas são nocivas para uma MLPL. Assim, todos os métodos correntes desenvolvidos para carregar uma MLPL sobre uma bobina foram baseados na idéia que a formação de quaisquer rugas deveria ser evitada a todo custo durante os processos de enrolamento.

[0038] Por esta razão não existem atualmente utilizações reais ou aplicações comerciais do método de assentamento em bobina para tubos bimetálicos e quaisquer métodos propostos para bobinar uma MLPL em uma bobina envolvem manter uma pressão dentro da tubulação durante o processo de enrolamento/desenrolamento.

[0039] Por exemplo, a WO 2008/072970 A1 divulga um método para assentar uma tubulação que tem um revestidor de superposição metálico interno à prova de corrosão, que é ajustado de maneira apertada com contato metálico a um material de tubo externo. Neste método uma seção da tubulação é enrolada sobre uma bobina de assentamento de tubo enquanto uma sobrepressão é mantida dentro da seção por meio de um fluido pressurizado. Quando a tubulação não tem movimento a sobrepressão é aliviada, e outra seção de tubulação é unida à primeira seção. Uma nova sobrepressão é então aplicada dentro das seções e a seção adicional é enrolada sobre A bobina de assentamento de tubo.

[0040] Embora este método possa auxiliar na prática a evitar deformação quando as seções de tubulação não têm “movimento mecânico” (que está definido na WO 2008/072970 A1 como significando enrolar a tubulação sobre ou desenrolar a tubulação da bobina de assentamento de tubo) este método requer as etapas de sobrepressurização e de alívio de pressão a cada vez que duas sessões de tubo são unidas. A bobina de assentamento de tubo está descrita na WO 2008/072970 A1 como tendo tipicamente instaladas diversas seções pré-fabricadas, criando multiplicação significativa das etapas requeridas de sobrepressurização e alívio de pressão.

[0041] É outro objetivo da presente invenção fornecer métodos mais simples e práticos de assentamento em bobina de uma MLPL formado a partir de MLPs formados como descrito aqui acima.

[0042] Assim de acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de assentamento em bobina de uma tubulação mecanicamente revestida (MLPL) formada como descrito aqui acima, o método compreendendo no mínimo as etapas de: (i) enrolar a MLPL sobre uma bobina na ausência completa ou substancial de pressão interna acima da pressão ambiente na MLPL; (ii) desenrolar a MLPL da bobina; e (iii) endireitar a MLPL desenrolada da etapa (i) para fornecer uma MLPL para assentamento.

[0043] De acordo com ainda outro aspecto da presente mensal é fornecido um método de assentamento em bobina uma tubulação mecanicamente revestida (MLPL) formada como descrito aqui acima, o método compreendendo no mínimo as etapas de: (i) enrolar a MLPL sobre uma bobina, o que resulta na formação de rugas na MLPL enrolada; (ii) desenrolar a MLPL da bobina; e (iii) endireitar a MLPL desenrolada da etapa (ii) para fornecer uma MLPL para assentamento.

[0044] Depois do assentamento na etapa (iii), a MLPL depositada pode ser testada hidrostaticamente para fornecer uma MLPL depositada completamente ou substancialmente tendo rugas, resultantes da fabricação ou do processo de instalação, menores que 2 mm em altura.

[0045] Minimizando a dimensão das rugas e/ou particularmente selecionando a espessura do revestidor interno (seja como um conformador e/ou uma vez formado) do MLP (e daí da MLPL formada de maneira subsequente) os métodos de assentamento em bobina de acordo com a presente invenção permitem que enrolamento e desenrolamento mais rápido sejam efetuados para fornecer assentamento em bobina mais rápida e assim mais econômica de uma MLPL. Depois do processo de enrolamento (enrolamento, desenrolamento e retificação associada como requerido), as rugas residuais na MLPL formadas durante os processos de colocação em bobina, retirada de bobina podem somente ter uma altura menor do que 4 mm que pode ser ainda diminuída opcionalmente para menor do que 1 mm ou mesmo menor que 0,5 mm com pressão aplicada durante uma operação de pré-comissionamento, tal como teste hidrostático.

[0046] Em particular, a espessura do revestidor interno é selecionada utilizando a fórmula I e/ou a fórmula II aqui descrita, para permitir que um revestidor interno mais espesso do que convencional seja utilizado, nos quais as rugas (formadas durante enrolamento) são reduzidas para menos de 2 mm depois da retificação e pré-comissionamento a MLPL desenrolada e depositada.

[0047] De acordo com uma modalidade destes métodos da presente invenção é fornecida a etapa de: (iv) desenrolar a MLPL da bobina na ausência completa ou substancial de pressão interna acima de pressão ambiente na MLPL.

[0048] Assim, a presente invenção pode proporcionar enrolamento ou desenrolamento mais rápido em pressão ambiente dentro da MLPL sem interromper para quaisquer etapas de pressurização interna.

[0049] Uma vez que uma MLPL seja depositada, ela é comumente pré- comissionada, e outra modalidade da presente invenção compreende a etapa de: (iv) pressurizar a MLPL depois de assentamento de MLPL.

[0050] Preferivelmente a etapa (iv) compreende hidrotestar a MLPL, mais preferivelmente em uma ou na pressão de teste hidrostático máxima de acordo com DNV-OS-F101 (padrão costa afora , Det Norske Veritas, DNV- OS-F101, sistemas de tubulação submarina, outubro de 2007) e genericamente em uma pressão na faixa de 20-50 MPa, mais preferivelmente na faixa de 30-40 MPa.

[0051] A presente invenção se estende a um método que compreende qualquer combinação dos aspectos e modalidades acima tal como até uma combinação de um método de fabricar um MLP, conformar uma MLPL e enrolar e desenrolar a MLPL sobre e de uma bobina seguido por um pré- comissionamento da MLPL como descrito acima.

[0052] Assim de acordo com uma modalidade particular da presente invenção é fornecido um método de fabricação e assentamento de uma tubulação mecanicamente revestida (MLPL) em um ambiente marinho e formada de uma pluralidade de tubos revestidos mecanicamente (MLPs), o método compreendendo, no mínimo, as etapas de: (a) formar o tubo externo de um MLP como um único comprimento; (b) formar um conformador de revestidor interno de um MLP que é completamente ou substancialmente do mesmo comprimento que o tubo externo da etapa (a); (c) localizar o conformador de revestidor interno da etapa (b) dentro do tubo externo; (d) expandir o conformador de revestidor interno dentro do tubo externo para formar um MLP com um revestidor interno; (e) conjugar uma pluralidade de MLPs da etapa (d) para formar uma MLPL; (f) enrolar a MLPL sobre uma bobina, preferivelmente na ausência completa ou substancial de pressão interna acima de pressão ambiente na MLPL, (g) desenrolar e endireitar a MLPL enrolado da etapa (f) para assentar a MLPL em um ambiente marinho; e opcional mente (h) hidrotestar a MLPL depositada da etapa (g) para reduzir quaisquer rugas residuais na MLPL opcionalmente até uma altura menor do que 6 mm, menor do que 4 mm, menor do que 2 mm, ou menor do que 1 mm de altura, preferivelmente menor do que 0,5 mm de altura.

[0053] Opcionalmente um ou mais processos de remoção de rugas são aplicados à MLPL, seja antes, durante ou depois do teste hidrostático, tal como na etapa (h) acima. Tais processos podem ser fornecidos por métodos conhecidos e aparelhos conhecidos, por exemplo, a utilização de um mandril interno ou similar, que passa ao longo do comprimento da MLPL para reduzir a altura das rugas até uma dimensão, pelo que, pressão de teste hidráulico subsequente pode completar a remoção de tais rugas, genericamente aplicando uma força vertical sobre tais rugas para diminuir sua altura. Mandris internos e similares podem ser movidos, ou impelidos de outra maneira, ao longo da MLPL utilizando quaisquer dispositivos conhecidos que incluem pistões raspadores, cabos etc.

[0054] O termo “pressão interna” como aqui utilizado, é relativo à pressão dentro da MLPL durante o método de enrolar ou desenrolar tal MLPL sobre ou a partir de uma bobina durante todo um seu processo ou um processo completo em oposição a processos de enrolamento e/ou desenrolamento que envolvem um ou mais momentos de parada ou períodos de tempo que requerem mudanças de pressão interna ou pressão interna para o dobramento ou desdobramento da MLPL.

[0055] O termo “endireitamento” como aqui utilizado inclui um ou mais processos ou etapas de desdobramento da MLPL enrolada, depois que ela deixa A bobina e genericamente quando ela é distribuída para sua posição e localização de assentamento projetada. Isto pode incluir um ou mais ciclos de dobramento, alinhamentos e/ou etapas de endireitamento usualmente antes que a MLPL entre no ambiente marinho. O método de assentamento em bobina genericamente envolve no mínimo as etapas de alinhar e/ou de endireitar a MLPL através de um ou mais tensionadores de calha.

[0056] É conhecido que a extensão de rugas formadas no enrolamento de uma MLPL depende de um ou mais do grupo a seguir: as tensões de contato de interferência no revestimento, a dimensão do revestimento, o espaço de inserção radial, a resistência a escoamento do revestimento, o endurecimento de tensão do revestimento, a resposta a tração do material do revestimento, a deformação de dobramento aplicada e o número de ciclos de dobramento inverso. Existem dois ciclos de dobramento inverso durante uma operação de enrolamento típica, e pode haver tanto quanto cinco ciclos de dobramento durante uma operação de enrolamento em contingência.

[0057] A severidade da deformação de dobramento irá depender do diâmetro do tubo hospedeiro e o raio de dobramento irá depender do raio da bobina.

[0058] Uma tensão de contato de interferência elevada tem um efeito muito benéfico no enrolamento do revestimento e pode reduzir ou mesmo impedir enrugamento do revestimento, especialmente na primeira aplicação de dobramento. Contudo, é conhecido que é muito difícil controlar a tensão de contato de interferência alvo durante a fabricação de MLP e que uma variação elevada de força de pega é esperada. Além disto, é conhecido que a força de pega pode ser liberada. Uma redução da força de pega pode também ser  esperada durante a aplicação do revestimento externo do MLP a uma temperatura de 250 °C devido ao coeficiente de expansão térmica elevado de materiais utilizados para revestimentos, comparados com aquele do aço carbono utilizado para o tubo hospedeiro.

[0059] Estas modalidades da presente invenção foram encontradas ser realizáveis com base em uma análise de aumento de espessura de parede do revestidor interno do MLP para determinar uma espessura de parede de revestimento mínima, que resultará em quaisquer rugas residuais tendo somente uma altura de não mais do que 4 mm, tal como menor que 2 mm depois da enrolamento (enrolamento e desenrolamento) ou etapas de endireitamento e/ou pré-comissionamento da MLPL, isto é, as rugas formadas durante as etapas de enrolamento podem ser removidas ou sua altura reduzida durante o endireitamento e/ou pré-comissionamento da MLPL, em particular, durante teste hidrostático.

[0060] A presente invenção abrange todas as combinações de diversas modalidades ou aspectos da invenção descritos aqui. É entendido que qualquer e todas as modalidades da presente invenção podem ser tomadas em conjunto com qualquer outra modalidade para descrever modalidades adicionais da presente invenção. Além disto, quaisquer elementos de uma modalidade podem ser combinados com qualquer de todo os outros elementos de qualquer outra das modalidades, para descrever modalidades adicionais.

[0061] Modalidades da presente invenção serão descritas agora à guisa de exemplo apenas, e com referência aos desenhos que acompanham, nos quais: A figura 1 é uma vista diagramática de uma etapa de um método de formar um tubo mecanicamente revestido (MLP) de acordo com uma modalidade da presente invenção; A figura 2 é uma vista diagramática de uma segunda etapa de um método de formar um tubo mecanicamente revestido (MLP) de acordo com uma modalidade da presente invenção; A figura 3 é uma vista em seção transversal esquemática de um MLP formado de acordo com uma modalidade do método mostrado nas figuras 1 e 2; A figura 4 é uma vista em seção transversal esquemática de um primeiro método de conjugar dois MLPs consecutivos; As figuras 5a e 5b são vistas em seção transversal esquemáticas de primeira e segunda etapas de um segundo método de conjugar dois MLPs consecutivos; A figura 6 é uma vista em seção transversal diagramática de um método de enrolar uma MLPL sobre uma bobina; e A figura 7 é uma vista em seção transversal diagramática de um método de desenrolar e assentar uma MLPL a partir de uma bobina.

[0062] A presente invenção fornece inúmeros métodos para fabricar, enrolar desenrolar, endireitar e pré-comissionar um tubo mecanicamente revestido e tubulação, preferivelmente fazendo parte de um método de fabricar, assentar e comissionar uma tubulação marinha.

[0063] Fazendo referência às figuras, a figura 3 mostra uma vista em seção transversal esquemática de partes de um tubo mecanicamente revestido MLP 2. O MLP 2 genericamente compreende um número de camadas, somente duas das quais estão mostradas na figura 3 para clareza, compreendendo uma camada de tubo externo 4, que pode ser um tubo de aço carbono, e uma camada interna ou revestimento 6 que é formada de liga resistente à corrosão tal como liga 316L. As dimensões relativas mostradas na figura 3 não estão em escala, e são fornecidas para clareza de representação.

[0064] Um método de fabricar um MLP 2 que tem um comprimento de no mínimo 500 m, preferivelmente completamente ou substancialmente 1 km, está mostrado de maneira genérica nas figuras 1 e 2. A figura 1 mostra uma camada de tubo externo conformada 4 que poderia ser conformada de aço carbono e poderia ser fornecida por soldagem juntamente com inúmeros corpos de tubo externo de um comprimento mais curto, por exemplo, o comprimento de trecho convencional de 12 m ou 24 m, feitos de aço carbono, e soldados juntos utilizando consumíveis de aço carbono. Somente soldagem utilizando um material que é o mesmo material que o material da camada exterior 4 simplifica, de maneira significativa, a conjunção de tais corpos de tubo de camada exterior, para fornecer um tubo externo do comprimento requerido.

[0065] É enfatizado que a presente invenção é relativa à conformação e utilização de tubos bimetálicos específicos, que têm um revestimento metálico ao invés de qualquer forma de revestimento plástico, e que têm um comprimento extenso. Isto nega a utilização de processos de deformação de revestimento termoplástico fácil para formar os tubos bimetálicos, bem como a utilização de processos de fabricação de comprimento curto, tal como martelamento e aquecimento do tubo externo.

[0066] A figura 1 também mostra um conformador de revestidor interno 6a que é totalmente ou substancialmente do mesmo comprimento que a camada de tubo externo 4. Tal conformador de revestidor interno 6a poderia ser formado utilizando um ou mais processos convencionais, e é preferivelmente formado de um material resistente à corrosão tal como CRA. Sendo formado de um comprimento que é completamente ou substancialmente o mesmo comprimento que a camada de tubo externo 4, isto não apenas evita necessidade por formar um grande número de conformadores de revestidor interno separados de comprimento de trecho de tubo, mas também a necessidade de realizar um grande número de operações de soldagem para soldar juntos todos os conformadores de revestidor interno. Isto evita o tempo requerido para tais operações de soldagem e evita o custo de utilizar um grande número de consumíveis que são mais elevados em custo do que consumíveis de aço carbono. Também evita quaisquer defeitos de raiz que podem ser formados durante tais operações de soldagem.

[0067] A figura 1 mostra a localização do conformador de revestidor interno 6a dentro do tubo externo 4 seguindo a direção da seta A.

[0068] A figura 2 mostra aplicação de uma pressão adequada, tal como pressão de água, a partir de teste hidráulico na direção da seta B para o interno do conformador de revestidor interno 6a, de modo a expandir o conformador de revestidor interno 6a de maneira circunferencial, e como mostrado genericamente pela setas C, para formar tensões de contato de interferência entre as duas camadas formadas 4, 6 e daí sua ligação conjunta para formar um tubo mecanicamente revestido 2.

[0069] A figura 4 mostra um primeiro método de fabricar uma tubulação mecanicamente revestida MLPL 10 que compreende conjugar por meio de soldagem uma pluralidade de tubos revestidos mecanicamente MLPs.

[0070] A figura 4 mostra dois MLPs consecutivos 12a, 12b, tal como aqueles formados como descrito acima em relação às figuras 1-3, cada um tendo 1 km de comprimento e envolvendo um tubo hospedeiro exterior 14 e um tubo interno 16.

[0071] O primeiro método compreende utilizar consumíveis do mesmo material que o material de revestidor interno para fornecer uma solda circular 18 entre os dois MLPs consecutivos 12a, 12b, de modo que no mínimo o material do revestidor interno é contínuo ao longo dos MLPs consecutivos 12a e 12b. Este processo pode fornecer uma MLPL 10 que tem um número de quilômetros de comprimento pronto para o método de assentamento em bobina para assentamento de uma tubulação marinha.

[0072] As figuras 5a e 5m mostram um segundo método de fabricar uma tubulação mecanicamente revestida MLPL 20 que compreende conjugar por meio de soldagem uma pluralidade de tubulações mecanicamente MLPLs 22a, 22b, cada um tendo um tubo externo hospedeiro 24 e um revestidor interno 26.

[0073] A figura 5a mostra uma primeira etapa do segundo método que compreende a trazer juntos dois MLPs 22a, 22b, tal como aqueles formados como descrito acima em relação às figuras 1-3, com o revestidor interno 26 sendo cortado por uma quantidade tal como por 20 a 33 mm antes de soldar de topo de maneira circunferencial os tubos exteriores hospedeiros 24, preferivelmente utilizando o mesmo material que o material de tubo externo, tal como consumíveis de aço carbono. Isto cria uma solda de aço carbono 28 entre os MLPs 22a, 22b.

[0074] A figura 5b mostra a segunda etapa do segundo método, na qual uma máquina de soldar 30 é inserida dentro dos MLPs 22a, 22b para conjugar os revestimentos internos consecutivos 26, genericamente preenchendo o espaço entre os dois revestimentos internos 26 preferivelmente com o mesmo material que o material de revestidor interno, tal como liga resistente à corrosão. Tal enchimento pode ser fornecido por um braço rotativo 32 capaz de encher circunferencialmente o espaço entre os revestimentos 26, como mostrado na figura 5b.

[0075] É uma vantagem particular de ambos destas primeiro e segundo métodos, como mostrado nas figuras 4, 5a e 5b, que somente um material seja utilizado durante cada processo de soldagem para minimizar ou evitar a possibilidade da mistura do material de tubo externo e do material do revestidor interno para formar uma liga, cuja liga poderia ser uma fraqueza na MLPL o que naturalmente não é desejado.

[0076] Na fabricação convencional de um MLP uma camada interna de espessura menor do que 3 mm é fornecida sobre uma camada exterior e então expandida para fornecer uma tensão de contato de interferência entre as duas camadas. Contudo, o dobramento de um tubo formado a partir de duas das camadas, tal como o enrolamento ou enrolamento sobre uma bobina, foi admitido criar rugas que poderiam não ser removidas depois do desenrolamento, e que foram, portanto, consideradas serem suficientemente nocivas para a tubulação finalmente depositada que a formação de quaisquer rugas deveria ser evitada a todo custo.

[0077] Assim, uma tensão de contato de interferência elevada é desejada entre as camadas interno e exterior, para impedir enruga mento do revestidor interno comparado com o revestimento exterior. Contudo, é difícil controlar o grau de tensão de contato de interferência projetado durante a fabricação de tais tubos, e um grau elevado de variação de força ocorre na prática. Além disto, uma tensão de contato de interferência pode ser liberada na aplicação do primeiro dobramento. Assim, a técnica atualmente não considera MLPLs formadas de tais MLPs serem utilizáveis no método de assentamento embobinada e etapas complicadas e de retardo de tempo e de interrupção de pressão interna tal como mostrado na WO2008/072970 foram propostas.

[0078] Uma descoberta surpreendente pelos presentes Requerentes é que algum enrugamento (pequeno, genericamente na faixa de 4 a 6 mm) do revestidor interno pode ser tolerado durante dobramento de uma MLPL formada a partir de tais MLPs, e que rugas residuais tendo menos do que 2 mm de altura depois do endireitamento da MLPL podem ser reduzidas em seguida, preferivelmente para menos do que 0,5 mm quando pressão é aplicada ao interno da MLPL. Tal pressão poderia ser aplicada durante o pré- comissionamento de uma tubulação marinha depositada, por exemplo, durante seu teste hidrostático.

[0079] Assim a presente invenção está baseada na capacidade de dobrar uma MLPL, em particular sobre e a partir de uma bobina, onde ao final do processo muitas vezes não existe qualquer ruga e ou as rugas residuais não são maiores do que 6 mm, muitas vezes menores do que 6 mm em altura depois das etapas subsequentes de alinhar e endireitar o MLP. Como os métodos da técnica precedente para enrolar um MLP envolvem a utilização de pressão interna dentro do MLP, é uma vantagem surpreendente da presente invenção ser capaz de fornecer um método de enrolar um MLP sobre e a partir de uma bobina na ausência completa ou substancial de pressão interna acima da pressão ambiente na MLPL.

[0080] A figura 6 mostra uma bobina diagramático 40 que tem um raio de dobramento mínimo “R”, e uma tubulação mecanicamente revestida MLPL pele 42 que tem um diâmetro de tubo externo “D” A MLPL pode ser formada de acordo com um dos métodos mostrados nas figuras 4, 5a e 5b, isto é, a MLPL 10 ou 29 e ter diversos km de comprimento. A figura 6 mostra A enrolamento da MLPL 42 sobre A bobina 40.

[0081] À guisa de exemplo apenas, A bobina 40 poderia ter um raio de dobramento R de 8,23 metro e ou a MLPL 42 poderia ter um diâmetro D de 12,75 pol (323,9 mm) e uma espessura de parede de 15,9 mm. Onde o revestidor interno é liga 316L, a utilização da fórmula (I): D/t + 1406 D?R = 96,1 (I) como descrito acima, fornece uma espessura do revestimento de 6,3 mm.

[0082] A fórmula (I) como descrita acima, também permite cálculo de uma espessura mínima de revestimento.

[0083] A utilização de um revestimento de liga de 6,3 mm tal MLPL permite a ela ser enrolada diretamente e de maneira simples em uma seção única sobre uma bobina de 8,23 m, no conhecimento que rugas residuais formadas entre o revestimento e a camada exterior depois do endireitamento serão menores do que 2 mm.

[0084] A figura 7 mostra um método de desenrolar diretamente de maneira simples a MLPL enrolada 42 a partir da bobina 40 localizado sobre um navio adequado 44, em uma superfície do mar 46 até um leito do mar 48, genericamente conhecido como o método de assentamento em bobina. De acordo com a presente invenção, o método de desbobinar a MLPL 42 da bobina 40 pode ser realizado na ausência completa ou substancial de pressão interna acima de pressão ambiente na MLPL 42, tornando o processo simples e relativamente rápido.

[0085] A MLPL desbobinada 42 fornece uma tubulação marinha depositada 42a depois que tenha sido endireitada passando através de um alinhador 50 de um ou mais endireitadores 52, tal como através de tensionadores antes de passar abaixo do navio 44 para ser depositada no fundo do mar 48.

[0086] Pré-comissionamento da MLPL depositada 42 envolve usualmente pressurizar a MLPL depositada 42a. Tal pressurização pode ser genericamente fornecida passando um fluido pressurizado, tal como água, ao longo da tubulação depositada 42a, um exemplo sendo teste hidrostático que é fornecido durante um processo de pré-condicionamento para uma tubulação submarina, genericamente em uma pressão tal como 30-40 MPa, por exemplo. Se necessário ou desejado, o pré-comissionamento também pode envolver a passagem de um redutor de ruga tal como um mandril (não mostrado) ao longo da MLPL depositada 42a para reduzir a altura de quaisquer rugas de altura maior do que 2 mm.

[0087] O pré-comissionamento pode compreender uma etapa de teste hidrostático, no qual a pressão interna aplicada durante o teste hidrostático está de acordo com os códigos. A pressão de teste hidrostático pode estar relacionada ao diâmetro do tubo hospedeiro e à espessura de parede do revestimento. Por exemplo, uma pressão de teste hidrostático máxima pode ser calculada por meio da fórmula (III) p = 096 x 2 x SMYS x t/ID (III) onde SMYS é a tensão de escoamento mínima especificada na temperatura de teste; ID é o diâmetro interno do tubo; e T é a espessura de parede do revestimento.

[0088] Seja depois do endireitamento e/ou depois de tal pressurização, rugas na MLPL não bobinada 42 foram no mínimo reduzidas, tendo uma altura menor do que 0,5 mm, de modo a fornecer uma MLPL depositada 42a que tem a mesma tensão ou tensão similar de contato de interferência que a MLPL pré- bobinada mostrada na figura 3.

[0089] Sendo capaz de enrolar e/ou desenrolar uma MLPL sobre uma bobina sem requerer que a MLPL tenha uma pressão interna tal como aquela mostrada na WO2008/072970, o processo de enrolamento e/ou desenrolamento pode ser realizado em uma velocidade muito mais rápida do que realizada de maneira convencional, reduzindo o OPEX para tais operações, e assim o tempo global requerido para assentar uma MLPL. Onde tais MLPLs têm diversos km de comprimento, isto proporciona uma economia significativa de tempo de operação e de custos, com base em métodos significativamente mais simples, como descrito aqui acima.

[0090] Diversas modificações e variações às modalidades descritas da invenção serão evidentes para aqueles versados na técnica, sem se afastarem do escopo da invenção, como definida nas reivindicações anexas. Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com uma modalidade preferida específica, deveria ser entendido que a invenção como reivindicada não deveria ser limitada de maneira indevida a tal modalidade específica.

Claims (15)

1. Método para fabricar um tubo mecanicamente revestido (MLP) com um comprimento mínimo de 500 m tendo um tubo externo de aço carbono e um revestidor interno de liga resistente à corrosão, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos as etapas de: (a) formar o tubo externo como um único comprimento; (b) formar o conformador de revestidor interno com um comprimento mínimo de 500 m e do mesmo comprimento que o tubo externo da etapa (a); (c) inserir o conformador de revestidor interno da etapa (b) com um comprimento mínimo de 500 m e o mesmo comprimento como o tubo externo, dentro do tubo externo de comprimento único; e, (d) expandir o conformador de revestidor interno dentro do tubo externo para formar o MLP.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o MLP está na faixa 800-1200 m.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o MLP tem um comprimento de 1 km.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a etapa (a) compreende soldar juntas uma pluralidade de corpos de tubo externo.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende soldar os corpos de tubo externo juntos usando consumíveis do material de tubo externo.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de: (e) revestir o MLP assim formado.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o MLP compreende um revestidor de superposição.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o revestidor de superposição tem uma espessura mínima de 2,5 mm, preferivelmente maior ou igual a 3 mm.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o revestidor de superposição tem uma espessura mínima de 3 mm.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o revestidor de superposição tem uma espessura definida pela fórmula (I) D/t + 1406 D/R = 96,1 (I) em que: D é o diâmetro do revestidor de superposição; R é o menor raio de curvatura da bobina; e t é a espessura do revestidor de superposição.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o revestidor de superposição tem uma espessura no mínimo igual à espessura mínima de revestidor “t” calculada pela fórmula (II):

em que: t é a espessura mínima de revestimento em mm; em que a00 é igual a 2,39846, a01 é igual a -0,239488, a10 é igual a -5,48161, a11 é igual a 2,35153 , a20 é igual a 6,50598, e a21 é igual a - 1,37840; em que: ε é a deformação máxima de enrolamento; g é o espaço de inserção radial em mm; e, D = DH -2tH é o diâmetro externo de revestimento em mm onde DH e tH são respectivamente o diâmetro externo e a espessura de parede do hospedeiro ou tubo externo do MLP, em mm.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de que o revestidor de superposição é liga 316L, 825, 625 ou 904L.

13. Tubo mecanicamente revestido (2), caracterizado pelo fato de que tem um comprimento mínimo de 500 m quando formado de acordo com o método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.

14. Método para fabricar uma tubulação mecanicamente revestida, caracterizado pelo fato de que compreende conjugar, por meio de soldagem, uma pluralidade de tubos revestidos mecanicamente, como definido na reivindicação 13.

15. Tubulação revestida mecanicamente (10, 20), caracterizada pelo fato de que é conformada de acordo com o método como definido na reivindicação 14, e compreende uma pluralidade de tubos mecanicamente revestidos (2) conjugados por meio de soldagem.

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