BR112012014653B1 - tubo flexível não ligado, e, método para aumentar a rigidez de uma ou mais seções de comprimento enrijecidas de um tubo flexível não ligado - Google Patents

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Inger-Margrete Procida
Martin Damgaard Christensen
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Abstract

TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO, E, MÉTODO PARA AUMENTAR A RIGIDEZ DE UMA OU MAIS SEÇÕES DE COMPRIMENTO ENRIJECIDAS DE UM TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO. A invenção se refere a um tubo flexível não ligado tendo um comprimento e que compreende uma bainha seladora interna tubular de dentro para fora, pelo menos uma camada de blindagem metálica e uma bainha seladora externa de um material selador. O tubo flexível não ligado compreende pelo menos uma seção de comprimento enrijecida que compreende uma cobretura de enrijecimento que circunda parcial ou totalmente a bainha seladroa externa na seção de comprimento enrijecida. A cobertura de enrijecimento compreende uma camada de um material de enrijecimento tendo um módulo de flexão que é maior do que o módulo de flexão do material selador, em que o módulo de flexão é determinado de acordo com a ISO 178.

Description

CAMPO TÉCNICO
[0001] A invenção se refere a um tubo flexível não ligado, em particular para o transporte de hidrocarbonetos e/ou por um umbilical bem como um método para aumentar a rigidez de um tubo flexível.
FUNDAMENTOS DA TÉCNICA
[0002] Dentro da técnica do tubo flexível existe dois grupos principais, tubos ligados e tubos não ligados. Um exemplo de um tubo ligado é divulgado no WO 02/061317. Os tubos ligados usualmente consistem de diversas camadas de reforço ligadas juntas com agentes de ligação para a produção de uma ligação forte entre estas.
[0003] Os tubos flexíveis do presente tipo são do tipo não ligado, que difere substancialmente do tipo ligado. Os tubos não ligados flexíveis são bem conhecidos na técnica, em particular, para o transporte de fluidos em alto mar e são, por exemplo, descritos em API (American Petroleum Institute) 17B. “Recommended Practice for Flexible Pipe”,que é usado como um padrão dentro do campo. Os tubos não ligados flexíveis usualmente compreendem a revestimento interno também frequentemente denominados uma bainha seladora interna ou uma bainha interna,que forma uma barreira contra o fluxo do fluido que é transportado através do tubo e uma ou mais camadas de blindagem de metal, tal como aço no lado externo do revestimento interno (camadas de blindagem externas). O tubo flexível, usualmente, compreende uma bainha externa, contanto que o objetivo de formar uma barreira contra o ingresso de fluidos do tubo que circundam as camadas de blindagem.
[0004] Os tubos flexíveis não ligados típicos são, por exemplo, divulgados no WO0161232A1, US 6123114 e US 6085799.
[0005] A fim de ter força suficiente, em particular, para evitar o colapso da bainha seladora interna, o tubo flexível pode, para certas aplicações, compreender uma camada de blindagem localizada dentro do espaço definido pela bainha seladora interna. Tal camada ou camadas de blindagem internas são normalmente referidas como uma carcaça.
[0006] Neste texto, o termo “não ligado” significa que pelo menos duas das camadas incluindo as camadas de blindagem e as camadas poliméricas não estão ligadas umas às outras. Na prática, o tubo flexível não ligado conhecido normalmente compreende pelo menos duas camadas de blindagem localizadas fora da bainha seladora interna, cujas camadas de blindagem não estão ligadas umas às outras nem de maneira direta nem de maneira indireta por intermédio de outras camadas ao longo do tubo. As camadas de tubo podem, portanto, moverem-se com relação umas às outras e, desse modo, o tubo torna-se flexível não meramente para o enrolamento para o transporte, mas também suficientemente flexível para ser aplicado em uma aplicação dinâmica onde uma flexibilidade alta é frequentemente importante para ser capaz de suportar os impactos tão altos quanto as forças mecânicas e turbulentas que estes podem ser submetidos em uso. Se o tubo flexível não tiver a flexibilidade requerida este pode ser frequentemente danificado, por exemplo, sendo submetido à deformações indesejadas e/ou quebra de arames de reforço.
[0007] O tipo mencionado acima de tubos flexíveis não ligados é, em particular, útil para aplicações dinâmicas em alto mar para o transporte de fluidos, incluindo líquidos e/ou gases, em particular, produtos petroquímicos. Em particular, tais tubos flexíveis não ligados podem ser usados para tubos ascendentes, mas estes também podem ser, com vantagem, usados em outras aplicações, por exemplo, para linhas de fluxo. Um tubo ascendente é um tubo que, pelo menos, em uma seção de comprimento é usada para transporte de um fluido verticalmente, isto é, mais próximo ou além do leito oceânico. Os tubos flexíveis não ligados na forma de tubos ascendentes podem se estender de maneira parcial ou total de uma instalação na superfície do mar (uma instalação em ou próxima da superfície do mar) a uma outra, de uma instalação na superfície do mar a uma instalação submarina ou do leito do mar a uma instalação da superfície marinha.
[0008] Os tubos ascendentes podem ser capazes de se mover dinamicamente e suportam as forças e os movimentos dinâmicos aos quais estes são submetidos, tais como pressões de água altas ou variantes ao longo do eixo longitudinal e movimentos dinâmicos devido à turbulência, vento, ondas altas e variantes, corrente de água e outras condições meteorológicas que mantêm o mar em movimento.
[0009] O tubo flexível não ligado deve ter uma flexibilidade alta para seguir os movimentos ais quais este será submetido durante o uso. Se as camadas de blindagem-que são usualmente de arame, por exemplo, arames helicamente enrolados-forem muito rígidos, os arames podem ser deformados ou ainda quebrar e o tubo todo será danificado. Por ouro lado, o movimento do tubo e/ou da instalação na superfície do mar pode resultar em uma curvatura excessiva do tubo, que é igualmente danificador.
[00010] O objetivo da invenção é fornecer um tubo flexível não ligado que tenha uma flexibilidade alta e simultaneamente um risco baixo de curvatura excessiva mesmo quando submetido a aplicações dinâmicas.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[00011] De acordo com a invenção, um novo tipo de tubos flexíveis foi fornecido. O tubo flexível da invenção compreende um eixo e uma bainha seladora interna tubular que circunda o eixo, a bainha seladora interna é circundada por pelo menos uma camada de blindagem externa. A bainha seladora interna tem um lado interno que é o lado da bainha seladora interna que reveste o eixo. Em outras palavras, tudo o que é circundado pela bainha seladora interna está do lado interno da bainha seladora interna.
[00012] A seguir, o termo “comprimento do tubo” é usado para significar o comprimento ao longo do eixo do tubo. O espaço dentro da bainha seladora interna também é referido como o furo do tubo.
[00013] Os termos “direção axial” ou “axialmente” são usados para significar a direção ao longo do comprimento de um eixo do tubo. Em geral, é desejado que o tubo flexível é substancialmente circular na forma da seção transversal, entretanto, deve ser entendido que os tubos flexíveis podem ter outras formas de seção transversal, tais como uma oval, elíptica ou levemente angular (angular com dobras arredondadas). Em tais situações, o eixo dos tubos flexíveis podem ser determinados como o eixo mais central no furo do tubo flexível. Os termos “fora” e “dentro” de um membro e/ou uma camada são usados para significai' “fora, respectivamente dentro do membro e/ou de uma camada em uma direção radial de e perpendicular ao eixo do tubo e radialmente de uma superfície mais externa do tubo”.
[00014] Outro escopo de aplicabilidade dentro da presente invenção tornar-se-á evidente a partir da descrição dada a seguir. Entretanto, deve ser entendido que a descrição detalhada e os exemplos específicos, enquanto indica que as formas de realização preferidas da invenção, são dadas por meio de ilustração apenas, visto que várias mudanças e modificações dentro do espírito e escopo da invenção tornar-se-ão evidentes para aqueles habilitados na técnica da seguinte descrição.
[00015] O tubo flexível não ligado da invenção tem uma extensão e compreende de uma bainha seladora interna tubular de dentro para fora, pelo menos uma camada de blindagem metálica e uma bainha seladora externa de um material selador para proteger a blindagem do tubo contra o ingresso de água do mar.
[00016] O tubo flexível da invenção é um tubo não ligado significando que pelo menos duas camadas do tubo não estão ligadas uma à outra mas podem se mover com relação uma à outra. Em uma fo9rma de realização preferida, o tubo flexível da invenção compreende pelo menos duas camadas de blindagem metálica que não são ligadas uma a outra mas que pode se mover com relação uma à outra. Como é bem conhecido, uma camada anti- desgaste pode ser aplicada entre as camadas de blindagem metálica para garantir que estas podem se mover uma com relação à outra. As camadas anti- desgaste, seu uso e materiais úteis são, por exemplo, descritos em Recommended Practice for Flexible Pipe API 17B, Março de 2002.
[00017] A configuração de camadas de blindagem é bem conhecida na técnica e o tubo flexível da invenção pode ter qualquer estrutura de blindagem, tais como as estruturas de blindagem conhecidas da técnica anterior, por exemplo, que compreende uma blindagem contra pressão de arames enrolados em um ângulo relativamente alto ao eixo do tubo, por exemplo, cerca de 80 graus ou mais e um par de camadas de blindagem elástica, por exemplo, enrolado com ângulos abaixo de 55 graus. Os exemplos de blindagens e de seus perfis são, por exemplo, as blindagens descritas em qualquer um de US 5.176.179, US 5.813.439, US 3.311.133, US 3.687.169, US 3.858.616, US 4.549.581, US 4.706.713, US 5.213.637, US 5.407.744, US 5.601.893, US 5.645.109, US 5.669.420, US 5.730.188, US 5.730.188, US 5.813.439, US 5.837.083, US 5.922.149, US 6.016.847, US 6.065.501, US 6.145.546, US 6.192.941, US 6.253.793, US 6.283.161, US 6.291.079, US 6.354.333, US 6.382.681, US 6.390.141, US 6.408.891, US 6.415.825, US 6.454.897, US 6.516.833, US 6.668.867, US 6.691.743, US 6.739.355 US 6.840.286, US 6.889.717, US 6.889.718, US 6.904.939, US 6.978.806, US 6.981.526, US 7.032.623, US 7.311.123, US 7.487.803, US 23102044, WO 28025893, WO 2009024156, WO 2008077410 e WO 2008077409.
[00018] O tubo flexível não ligado da invenção compreende pelo menos uma seção de comprimento enrijecida que compreende uma cobertura de enrijecimento que circunda parcial ou totalmente a bainha seladora externa na seção de comprimento enrijecida, a cobertura de enrijecimento compreende uma camada de um material de enrijecimento com um módulo de flexão que é maior do que o módulo de flexão do material selador, em que o módulo de flexão é determinado de acordo com a ISO 178.
[00019] A seção de comprimento enrijecida é mais rígida do que o tubo flexível não ligado seria na mesma seção se o tubo flexível não ligado não tiver uma cobertura de enrijecimento. Entretanto, a cobertura de enrijecimento não tem, virtualmente, efeito enrijecedor contra curvaturas e flexão, abaixo de uma certa curvatura e para a maioria das influências dinâmicas no tubo, por exemplo, devido à água corrente e ou ondas na seção de comprimento enrijecida terem mostrado atuar com uma resposta de flexão quase similar que deveria ser realizada sem a cobertura de enrijecimento.
[00020] Portanto, de acordo com a presente invenção, agora é possível obter a flexibilidade dinâmica alta e desejada, enquanto se reduz simultaneamente o risco de dobra do tubo flexível não ligado a um grau onde este é danificado.
[00021] Para segurança aumentada contra o dano do tubo flexível por dobra, o tubo flexível não ligado pode, em uma forma de realização compreende uma cobertura de enrijecimento que compreende uma camada de um material de enrijecimento com um módulo de flexão que é maior do que o módulo de flexão do material selador em uma temperatura mais próxima a ou na temperatura que o material de enrijecimento pode ter durante o uso. Em uma forma de realização, o módulo de flexão é, portanto, determinado em uma temperatura mais alta, tal como cerca de 50°C, tal como cerca de 75°C e/ou tal como cerca de 90° C.
[00022] Em uma forma de realização, o material de enrijecimento tem um módulo de flexão que é de pelo menos cerca de 10 MPa, tal como pelo menos cerca de 25 MPa, tal como pelo menos cerca de 50 MPa, tal como pelo menos cerca de 100 MPa, tal como pelo menos cerca de 125 MPa, tal como pelo menos cerca de 150 MPa, tal como pelo menos cerca de 200 MPa, tal como pelo menos cerca de 250 MPa maior do que o módulo de flexão da bainha seladora externa. O módulo de flexão ótimo depende grandemente da estrutura do tubo e da aplicação do tubo. A pessoa habilitada será capaz de determinar o risco do tubo flexível não ligado dobrar muito e consequentemente poder selecionar um material adequado para a cobertura de enrijecimento.
[00023] Em uma forma de realização o material de enrijecimento tem um módulo de flexão que é de pelo menos cerca de 500 MPa, tal como pelo menos cerca de 1000 MPa, tal como pelo menos cerca de 1.200 MPa tal como pelo menos cerca de 1.400 MPa, tal como pelo menos cerca de 1500 MPa, tal como pelo menos cerca de 1.800 MPa, tal como pelo menos cerca de 2.000 MPa, tal como pelo menos cerca de 2.500 MPa.
[00024] Os exemplos de materiais que podem ser aplicados sozinhos ou em combinação com outros materiais como material de enrijecimento podem compreender os materiais selecionados de poliolefinas, por exemplo, polietileno ou poli propileno; poliamida, por exemplo, poli amidaimida, poliamida-11 (PA-11), poliamida-12 (PA-12) ou poliamida-6 (PA-6)); poliimida (PI); poliuretanos; poliuréias; poliésteres; poliacetais; poliéteres, por exemplo, poliéter sulfona (PES); polióxidos; polissulfetos, por exemplo, polifenileno sulfeto (PPS); polissulfonas, por exemplo, poliarilsulfona (PAS); poliacrilatos; polietileno tereftalato (PET); poliéter-éter-cetonas (PEEK); polivinilas; poliacrilonitrilas; poliétercetonacetona (PEKK); copolímeros do precedente; polímeros de flúor por exemplo, difluoreto de polivinilideno (PVDF), homopolímeros ou copolímeros de fluoreto de vinilideno (“VF2”), homopolímeros ou copolímeros de trifluoroetileno (“VF3”), copolímeros ou terpolímeros que compreendem dois ou mais membros diferentes selecionados de VF2, VF3, cloro trifluoroetileno, tetrafluoroetileno, hexafluoropropeno ou hexafluoroetileno; compostos que compreendem um ou mais dos polímeros mencionados acima e materiais compósitos, tal como um polímero (por exemplo, um dos mencionados acima) compostos por fibras de reforço, tais como fibras de vidro, fibras de carbono e/ou fibras de aramida.
[00025] Em uma forma de realização, a cobertura de enrijecimento compreende ou consiste essencialmente de uma combinação de polietileno termoplástico (TPE) polivinila termoplástica (TPV).
[00026] Em uma forma de realização preferida, a cobertura de enrijecimento compreende um material de enrijecimento selecionado de polietilenos reticulados e não reticulados, o material de enrijecimento preferivelmente sendo selecionado de polietileno de densidade alta substancialmente não reticulado (HDPE) tendo uma densidade de pelo menos cerca de 940 kg/m3 e polietileno de densidade média (MDPE) tendo uma densidade de cerca de 925 kg/m3 a cerca de 940 kg/m3, o material de enrijecimento preferivelmente sendo um HDPE, mais preferivelmente um HDPE tendo uma densidade de pelo menos cerca de 945 kg/m3.
[00027] O HDPE e/ou o MDPE podem ser de qualquer tipo de HDPE/MDPE. Um HDPE e/ou MDPE presente preferido compreende um teor de etileno de pelo menos 80% em mol, tal como pelo menos 85% em mol, tal como pelo menos 90% em mol, tal como pelo menos 95% em mol, com base no teor em mol polimérico total do polímero de HDPE.
[00028] O teor de mol polimérico do polímero de HDPE/MDPE inclui todos os polímeros, mas não enchedores inorgânicos e outros materiais inorgânicos.
[00029] Em uma forma de realização, o HDPE ou o MDPE compreende até cerca de 20% em mol, tal como até cerca de 15% em mol, tal como cerca de 10% em mol, tal como até cerca de 5% em mol de alfa olefinas C3-C20 com base no teor em mol polimérico total do HDPE/MDPE, tal como butano, metil penteno, hexano, octano e combinações dos mesmos.
[00030] Em uma forma de realização, o material de enrijecimento compreende até cerca de 20% em peso, tal como até cerca de 15% em peso, tal como cerca de 10% em peso, tal como até cerca de 5% em peso de enchedor inorgânico, com base no peso total do polímero de HDPE, o enchedor inorgânico pode, por exemplo, compreender um ou mais dos pigmentos; estabilizadores de calor; estabilizadores de processo; desativadores metálicos, retardantes de chama; silicates de argila, por exemplo, caulinita, tal como dickita, haloisita, nacrita e serpentina; esmectita, tal como pirofilita, talco, vermiculita, sauconita, saponita, nontronita hectoritas (magnesiossilicatos) e montmorillonita (bentonita); Ilita; clorita e argilas sintéticas, tal como hidrotalcita e/ou enchedores de reforço por exemplo, partículas de vidro, fibras de vidro, fibras minerais, talco, carbono, carbonatos, silicates e partículas metálicas. Em geralo, é conhecido que o enchedor em um polímero pode aumentar a rigidez do polímero, bem como melhorar suas propriedades de barreira. Por outro lado, muito enchedor pode resultar em um aumento no risco de formar quebras indesejadas que podem levar a defeitos locais do tubo em áreas de curvatura. Em geral, é desejado que o material de enrijecimento não compreenda mais do que cerca de 20% em peso do material enchedor inorgânico.
[00031] Em uma forma de realização, o material de enrijecimento compreende ou consiste de polietileno e densidade baixa (LDPE).
[00032] A cobertura de enrijecimento pode em uma forma de realização compreender dois ou mais materiais, preferivelmente, dispostos em camadas e/ou em seções. Se a cobertura de enrijecimento compreender duas ou mais camadas, estes dois ou mais materiais podem, preferivelmente, serem ligados mecânica e/ou quimicamente um ao outro, por exemplo, por colar, fusão parcial um ao outro, soldagem ou outros métodos.
[00033] Em uma forma de realização, a cobertura de enrijecimento compreende pelo menos dois materiais de enrijecimento, os pelo menos dois materiais de enrijecimento preferivelmente tendo graus diferentes de PE.
[00034] Fornecendo-se uma cobertura de enrijecimento com camadas de material de enrijecimento com propriedades de rididez diferentes, um perfil de enrijecimento desejado contra a curvatura do tubo em vários ângulos de curvatura pode ser fornecido. A cobertura de enrijecimento pode, por exemplo, ter uma camada mais interna de um material de enrijecimento com um modo de flexão relativamente baixo e uma camada mais externa com um módulo de flexão relativamente alto.
[00035] Em uma forma de realização, a cobertura de enrijecimento compreende, um material de blindagem integrado, por exemplo, na forma de faixas ou arames metálicos-para fornecer efeito enrijecedor adicional.
[00036] A fim de manter a flexibilidade dinâmica alta em graus baixos de curvatura do tubo, é, em uma forma de realização, desejado que o material de enrijecimento seja um material não espumado. Preferivelmente, a cobertura de enrijecimento é substancialmente isenta de materiais não espumados. Para evitar um efeito de flutuação indesejado e/ou não controlado, em geral, também é desejado que o material de enrijecimento não seja espumado.
[00037] A cobertura de enrijecimento pode, em princípio, ter qualquer espessura. Entretanto, se a cobertura de enrijecimento for muito fina esta pode não ter qualquer efeito de enrijecimento relevante na seção de comprimento enrijecida. A fim de fornecer um efeito enrijecedor adequado na seção de comprimento enrijecida é desejado que a cobertura de enrijecimento tenha uma espessura de pelo menos cerca de 3 mm, tal como pelo menos cerca de 5 mm, tal como pelo menos cerca de 8 mm, tal como pelo menos cerca de 1 cm, tal como pelo menos cerca de 1,5 cm, tal como pelo menos cerca de 2 cm, tal como pelo menos cerca de 2,5 cm, tal como pelo menos até cerca de 5 cm, tal como pelo menos até cerca de 4 cm.
[00038] Em uma forma de realização, a bainha seladora externa tem um diâmetro externo, a cobertura de enrijecimento tem uma espessura que é de cerca de 3 mm a cerca de metade do diâmetro externo da bainha seladora externa, tal como até cerca de 1/4 da bainha seladora externa.
[00039] A espessura de uma cobertura de enrijecimento pode, em uma forma de realização, variar ao longo do comprimento da seção de enrijecimento, portanto fornecendo ainda as possibilidades do projeto.
[00040] Em uma forma de realização a cobertura de enrijecimento é substancialmente constante ao longo do comprimento da seção de enrijecimento, entretanto, se a seção de enrijecimento não é a extensão total do tubo, é frequentemente desejado que a espessura da cobertura de enrijecimento nos finais da cobertura de enrijecimento seja inclinada ou chanfrada.
[00041] A seção de comprimento enrijecida deve preferivelmente ter um comprimento que é suficientemente longo para fornecer uma área de dobra do tubo flexível não ligado. Em uma forma de realização a seção de comprimento enrijecida do tubo flexível não ligada tem um comprimento de pelo menos cerca de 50 m, tal como pelo menos cerca de 100 m, tal como pelo menos cerca de 200, tal como pelo menos cerca de 500 m, tal como cerca de metade do comprimento do tubo flexível não ligado.
[00042] Em uma forma de realização a seção de comprimento enrijecida do tubo flexível não ligado tem um comprimento de até cerca de 90%, tal como até cerca de 80%, tal como até cerca de 50% do comprimento do tubo flexível não ligado.
[00043] Como é claro a partir da descrição acima a cobertura de enrijecimento não necessita cobrir o comprimento total do tubo. Este fornecer uma possibilidade adicional para o projeto do tubo flexível não ligado para um uso particular. Por exemplo a cobertura de enrijecimento apenas não necessita ser aplicada em seções de comprimento do tubo onde o risco de dobra do tubo é muito alto, considerando outros comprimentos do tubo flexível não ligado, não necessita ser coberto por uma cobertura de enrijecimento. Este tem diversos efeitos benéficos. Primeiro, o custo é minimizado, segundo a flexibilidade nas seções de comprimento não compreendem uma cobertura de enrijecimento que é mantida inalterada e terceiro o peso adicional devido à cobertura de enrijecimento pode ser mantida tão baixo quanto possível.
[00044] A seção de comprimento enrijecida pode ser por exemplo selecionada ser nas áreas onde o tubo flexível não ligado é adaptado ser conectado em uma estrutura submarina, a ser ancorada ao leito oceânico ou a ser aplicado em uma configuração de onda.
[00045] Em uma forma de realização o tubo flexível não ligado compreende duas ou mais seções de comprimento enrijecidas tendo comprimento igual ou diferente e/ou cobertura de rigidez.
[00046] Em certas aplicações podem ser desejadas que a seção de comprimento enrijecida do tubo flexível não ligado constitui substancialmente o comprimento total do tubo.
[00047] Os tubos flexíveis não ligados são usualmente terminados por ser conectado a um ajuste final por exemplo, pela conexão com uma estrutura, tal como uma estrutura submarina, uma plataforma de um navio, outro tubo ou outros elementos. Visto que a pressão em que as camadas individuais do tubo flexível não ligado podem ser submetidas e pode ser muito alta e muito diferente um do outro, as camadas individuais são frequentemente montadas no ajuste final um a um. Geralmente o ajuste final é um fator de custo considerável de um sistema de tubo flexível e em geral o diâmetro mais amplo do tubo flexível não ligado, o ajuste final mais amplo é requerido.
[00048] Em uma forma de realização o tubo flexível não ligado compreende uma primeira e uma segunda extremidade, pelo menos uma da primeira e da segunda extremidade é conectada a um ajuste de extremidade, de modo que uma ou mais das camadas do tubo flexível não ligado sejam independentemente fixadas ao ajuste de extremidade. A bainha seladora externa é fixa ao ajuste final em uma seção de extremidade da bainha seladora externa e a cobertura de rigidez diverge da bainha seladora externa e a seção de extremidade da bainha seladora externa, em outras palavras a cobertura de enrijecimento não é fixa no ajuste final juntos com uma bainha seladora externa.
[00049] Em uma forma de realização o tubo flexível não ligado compreende uma primeira e uma segunda extremidade, pelo menos uma da primeira e da segunda extremidade é conectada em um ajuste final, de modo que uma ou mais das camadas do tubo flexível não ligado sejam independentemente fixadas ao ajuste de extremidade. A cobertura de enrijecimento não é fixada para fornecer uma conexão apertada ao ajuste de extremidade. A cobertura de enrijecimento pode ser livremente ligada ao ajuste final por exemplo, em um lado externo do ajuste final. Em uma forma de realização preferida a cobertura de enrijecimento é terminada em uma distância a partir do ajuste final.
[00050] Não fixando a cobertura de enrijecimento no ajuste final grandes economias podem ser obtidas considerando o tubo flexível não ligado tornar-se ainda o custo mais efetivo.
[00051] Em uma forma de realização a cobertura de enrijecimento é substancialmente impermeável ao líquido tal como água do mar.
[00052] Em uma forma de realização a cobertura de rigidez é permeável a água de modo que a água possa penetrar ao lado interno da cobertura de rigidez. A cobertura de rigidez pode por exemplo compreender uma ou mais perfurações, tal como perfurações dispostas nas distâncias adequadas por exemplo, entre cerca de 1 e cerca de 30 cm. As perfurações podem ter uma forma ou tamanho. A forma e tamanho pode ser otimizado para obter as propriedades de rididez desejadas da cobertura de enrijecimento. Para fornecer uma cobertura de enrijecimento como uma cobertura de enrijecimento permeável líquido, a pressão resultante fornecida pela pressão hidrostática atuando em uma bainha seladora externa pode ser substancialmente independente da cobertura de enrijecimento. Ainda mais riscos do superaquecimento da bainha externa no caso de fluido transferido tem uma temperatura alta, pode ser reduzida quando uma cobertura de enrijecimento é permeável em água.
[00053] A cobertura de enrijecimento pode ser fornecida com as propriedades de fricção que se difere a partir das propriedades de fricção da bainha seladora externa. A bainha seladora externa tem uma superfície mais externa e a cobertura de rigidez tem uma superfície externa e consequentemente a cobertura de enrijecimento pode ser fornecida tal que uma superfície externa da cobertura de enrijecimento tem um coeficiente de fricção diferente do que a superfície externa da bainha seladora externa.
[00054] Esta possibilidade pode ser usada pelo projeto do tubo flexível não ligado por um uso particular. Por exemplo este pode em uma forma de realização ser desejado fornecer a seção de comprimento enrijecida com um coeficiente de fricção aumentado para as braçadeiras de montagem ou outros elementos por exemplo, os elementos que são mais fáceis para as áreas com alta fricção.
[00055] Em outra forma de realização pode ser desejada fornecer a seção de comprimento enrijecida com um coeficiente de fricção diminuído permitindo o tubo flexível não ligado para deslizar livremente em e em torno das extremidades e superfícies irregulares e também para resistir à água e dano por sujeira.
[00056] Consequentemente, em uma forma de realização a superfície externa da cobertura de rigidez tem um coeficiente estático substancialmente superior ou substancialmente inferior de fricção (ps) medido de acordo com ASTM Dl894 a 23°C, na condição seca contra si própria, em comparação com o coeficiente estático de fricção da superfície mais externa da bainha seladora externa medido contra si própria sob condições similares.
[00057] Em uma forma de realização a bainha seladora externa tem uma superfície mais externa e a cobertura de rigidez tem uma superfície externa, a superfície externa da cobertura de rigidez tem um coeficiente estático substancialmente superior ou substancialmente inferior de fricção (ps) medido de acordo com ASTM D1894 a 23°C, em condição úmida (umectada com água) contra si própria, em comparação com o coeficiente estático de fricção da superfície mais externa da bainha seladora externa medido contra si própria sob condições similares.
[00058] Em uma forma de realização a bainha seladora externa tem uma superfície mais externa e uma cobertura de rigidez tem uma superfície externa com uma primeira e uma segunda sub-seção, a primeira seção da superfície externa da cobertura de rigidez tem um coeficiente de fricção estático substancialmente maior (ps) medido de acordo com ASTM Dl894 a 23°C, em condição úmida (umectada com água) contra si própria e a segunda seção da superfície externa da cobertura de rigidez tem um coeficiente de fricção estático substancialmente inferior (ps) medido de acordo com ASTM D1894 a 23 °C, em condição úmida (umectada com água) contra si própria, comparado com o coeficiente estático de fricção da superfície mais externa da bainha seladora externa medido contra si própria sob condições similares.
[00059] Em uma forma de realização é desejado que a cobertura de enrijecimento circunda totalmente a bainha seladora externa na seção de comprimento enrijecida. Portanto a cobertura de enrijecimento é simples para produzir e pode em uma maneira mais estável ser aplicada em uma bainha seladora externa do tubo flexível não ligado.
[00060] Em uma forma de realização a cobertura de rigidez circunda parcialmente a bainha seladora externa na seção de comprimento enrijecida. A bainha seladora externa pode preferivelmente ter uma extensão anular, a cobertura de rigidez preferivelmente se estende pelo menos cerca de 60% da extensão anular, tal como pelo menos cerca de 70% da extensão anular, tal como pelo menos cerca de 75% da extensão anular, tal como pelo menos cerca de 80% da extensão anular, tal como pelo menos cerca de 75% da extensão anular, tal como pelo menos cerca de 90% da extensão anular da bainha seladora externa na seção de comprimento enrijecida. Pela aplicação da cobertura de enrijecimento para meramente parcialmente circunda a bainha seladora externa na seção de comprimento enrijecida, as economias podem ser obtidas devido às economias de custo e peso reduzido do tubo flexível não ligado comparado com tubo flexível não ligado em que a cobertura de enrijecimento totalmente circunda a bainha seladora externa.
[00061] A cobertura de rigidez pode ser preferivelmente aplicada em contato direto com uma bainha seladora externa e opcionalmente uma cobertura de rigidez pode ser mecanicamente ou quimicamente ligada em uma bainha seladora externa. Deve ser observada que a camada ou camadas intermediárias devem ser aplicadas entre a bainha seladora externa e a cobertura de enrijecimento.
[00062] A cobertura de enrijecimento pode ser aplicada por quaisquer métodos. Em uma forma de realização a cobertura de rigidez é aplicada por extrusão, enrolamento, dobra ou uma combinação dos mesmos.
[00063] A cobertura de enrijecimento pode por exemplo ser aplicada in situ,isto é após as partes remanescentes do tubo flexível não ligado serem fornecidas e o tubo flexível não ligado ser transportado ao lado do uso. Em uma forma de realização a cobertura de rigidez que é aplicada dobrando-se ou enrolando-se em uma bainha seladora externa após a fabricação das partes remanescentes do tubo foi terminada.
[00064] A invenção também se refere a um método para aumentar a rigidez de uma ou mais seções de comprimento enrijecidas de um tubo flexível não ligado do tipo que compreende de uma bainha seladora interna tubular dentro, pelo menos uma camada de blindagem metálica e uma bainha seladora externa de um material selador, o método compreende a etapa de fornecer o tubo flexível não ligado com uma cobertura de enrijecimento que circunda parcial ou totalmente a bainha seladora externa na seção de comprimento enrijecida, a cobertura de enrijecimento compreende uma camada de um material de enrijecimento que é suficientemente espessa para aumentar a rigidez na flexão da seção de comprimento enrijecida do tubo flexível não ligado com pelo menos cerca de 10%, tal como pelo menos cerca de 15%, tal como pelo menos cerca de 20%, tal como pelo menos cerca de 25%, tal como pelo menos cerca de 30%, tal como pelo menos cerca de 40%, tal como pelo menos cerca de 50%.
[00065] A rigidez na flexão é determinada como a força requerida para dobrar a seção de comprimento enrijecido do tubo flexível não ligado a partir da posição reta em um raio de curvatura de 10 m a 20°C. A rigidez é medida com a cobertura de enrijecimento e sem a cobertura de enrijecimento e o aumento na rigidez da seção de comprimento enrijecida com a cobertura de enrijecimento relativa à rigidez da seção de comprimento enrijecida sem a cobertura de enrijecimento é determinado.
[00066] Em uma forma de realização a cobertura de enrijecimento compreende uma camada de um material de enrijecimento selecionado de poliolefinas, por exemplo, polietileno ou poli propileno; poliamida, por exemplo, poli amida-imida, poliamida-11 (PA-11), poliamida-12 (PA-12) ou poliamida-6 (PA-6)); poliimida (PI); poliuretanos; poliuréias; poliésteres; poliacetais; poliéteres, por exemplo, poliéter sulfona (PES); polióxidos; polissulfetos, por exemplo, polifenileno sulfeto (PPS); polissulfonas, por exemplo, poliarilsulfona (PAS); poliacrilatos; polietileno tereftalato (PET); poliéter-éter-cetonas (PEEK); polivinilas; poliacrilonitrilas; poliétercetonacetona (PEKK); copolímeros do precedente; polímeros de flúor, por exemplo, difluoreto de polivinilideno (PVDF), homopolímeros ou copolímeros de fluoreto de vinilideno ("VF2 "), homopolímeros ou copolímeros de trifluoroetileno ("VF3 ’’), copolímeros ou terpolímeros que compreendem dois ou mais membros diferentes selecionados de VF2, VF3, clorotrifluoroetileno, tetrafluoroetileno, hexafluoropropeno, ou hexafluoroetileno; compostos que compreendem um ou mais dos polímeros mencionados acima e materiais compósitos, tal como um polímero (por exemplo, um dos mencionados acima) compostos por fibras de reforço, tais como fibras de vidro, fibras de carbono e/ou fibras de aramida.
[00067] Em uma forma de realização do método da invenção a cobertura de enrijecimento compreende ou consiste essencialmente de uma combinação de polietileno termosplástico (TPE) e polivinila termoplástica (TPV).
[00068] O material de enrijecimento ainda pode ser como descrito acima. Em uma forma de realização do método da invenção o material de enrijecimento tem um módulo de flexão como descrito acima. Em uma forma de realização o material de enrijecimento compreende um ou mais enchedores, por exemplo, como descrito acima.
[00069] Em uma forma de realização do método o material de enrijecimento é selecionado de polietileno (PE), PE de alta densidade (HDPE), PA reticulado (PEX), poliamida-11 (PA-11), poliamida-12 (PA-12), poliamida-6 (PA-6)), misturas e combinações dos mesmos e materiais compósitos dos mesmos que compreende pelo menos um dos polímeros mencionados anteriormente compostos por fibras de reforço.
[00070] Em uma forma de realização a cobertura de enrijecimento compreende uma camada contínua de um material de enrijecimento; o material de enrijecimento é preferivelmente um material polimérico substancialmente homogêneo. Para a aplicação do material de enrijecimento como uma camada contínua-isto é uma camada com substancialmente a espessura igual no comprimento total de uma ou mais seção de comprimento enrijecido-uma rigidez igualmente distribuída pode ser obtida, que ainda pode reduzir o risco de curvatura e ruptura do tubo quando submetido às altas forças. Pelo fornecimento do material de enrijecimento na forma de um material polimérico substancialmente homogêneo em uma ou mais seção de enrijecimentos a rigidez obtida pode ser ainda mais eventualmente distribuída que consequentemente resulta em uma rigidez altamente confiável
[00071] Em uma forma de realização o material de enrijecimento é selecionado de polietileno (PE), PE de alta densidade (HDPE), PA reticulado (PEX), poliamida-11 (PA-11), poliamida-12 (PA-12), poliamida-6 (PA-6)), misturas e combinações dos mesmos e materiais compósitos dos mesmos que compreende pelo menos um dos polímeros mencionados anteriormente compostos por fibras de reforço.
[00072] Em uma forma de realização do método é o material de enrijecimento substancialmente idêntico ao material da bainha seladora externa.
[00073] Em uma forma de realização do método em que a bainha seladora externa é de poliamida, o material de enrijecimento também é de poliamida.
[00074] O material de enrijecimento pode ter um módulo de flexão como descrito acima.
[00075] Em uma forma de realização do método é o material de enrijecimento diferente a partir do material da bainha seladora externa, preferivelmente de modo que o material de enrijecimento tenha módulo de flexão que é maior do que o módulo de flexão do material selador, em que o módulo de flexão é determinado de acordo com a ISO 178.
[00076] Em uma forma de realização do método, o tubo compreende uma seção de comprimento enrijecida, que se estende no comprimento substancialmente total do tubo flexível.
[00077] Os comprimentos da seção de enrijecimento podem ser como descritos acima.
[00078] Em uma forma de realização do método é o tubo que compreende uma seção de comprimento enrijecida, que se estende apenas em uma seção de comprimento total do tubo flexível, tal como em uma seção de cerca de 20 a cerca de 500 m do tubo.
[00079] Em uma forma de realização do método é o tubo que compreende diversas seções de comprimento enrijecidas.
[00080] Em uma forma de realização a espessura da cobertura de enrijecimento é substancialmente constante ao longo do comprimento de pelo menos uma parte da seção de enrijecimento do tubo.
[00081] Em uma forma de realização a espessura da cobertura de enrijecimento é variante ao longo do comprimento de pelo menos uma parte da seção de enrijecimento do tubo.
[00082] Em uma forma de realização a cobertura de enrijecimento compreende uma primeira e uma segunda extremidade, a cobertura de enrijecimento é inclinada ou chanfrada adjacente à pelo menos uma de suas extremidades.
[00083] Em uma forma de realização o tubo flexível não ligado compreende uma primeira e uma segunda extremidade, pelo menos uma da primeira e da segunda extremidade é conectada a um ajuste de extremidade, de modo que uma ou mais das camadas do tubo flexível não ligado sejam independentemente fixadas ao ajuste de extremidade, a bainha seladora externa sendo fixada ao ajuste de extremidade em uma seção de extremidade da bainha seladora externa e a cobertura de rigidez diverge da bainha seladora externa e a seção de extremidade da bainha seladora externa. Consequentemente a cobertura de enrijecimento não é fixada para fornecer uma conexão apertada ao ajuste de extremidade.
[00084] A cobertura de rigidez pode ser permeável a água como descrito acima de modo que a água possa penetrar ao lado interno da cobertura de rigidez. A cobertura de rigidez opcionalmente compreende uma ou mais perfurações.
[00085] O coeficiente de fricção estático da superfície mais externa da bainha seladora externa medida e/ou o coeficiente de fricção estático da superfície externa da cobertura de rigidez pode ser como descrito acima.
[00086] Em uma forma de realização em que a cobertura de rigidez é aplicada em contato direto com uma bainha seladora externa, a cobertura de rigidez preferivelmente sendo mecânica ou quimicamente ligada a uma bainha seladora externa. A cobertura de rigidez pode ser, por exemplo, aplicada pelos métodos descritos acima.

Claims (15)

1. Tubo flexível não ligado, tendo um comprimento e compreendendo, de dentro para fora, uma bainha seladora interna tubular, pelo menos uma camada de blindagem metálica e uma bainha seladora externa de um material selador, onde o tubo flexível não ligado compreende pelo menos uma seção de comprimento enrijecida que compreende uma cobertura de enrijecimento que circunda parcial ou totalmente a bainha seladora externa na seção de comprimento enrijecida, caracterizadopelo fato de que a cobertura de enrijecimento compreende uma camada de um material de enrijecimento tendo um módulo de flexão que é maior do que o módulo de flexão do material selador, onde o módulo de flexão é determinado de acordo com a ISO 178, sendo que, preferencialmente, o material de enrijecimento tem um módulo de flexão que é maior do que o módulo de flexão do material selador, onde o módulo de flexão é determinado de acordo com a ISO 178 em uma temperatura elevada, tal como uma temperatura de 50°C, tal como uma temperatura de 75°C e/ou tal como uma temperatura de 90°C.
2. Tubo flexível não ligado de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a seção de comprimento enrijecida do tubo flexível não ligado tem um comprimento de até 90% do comprimento do tubo flexível não ligado, preferencialmente de até 80% do comprimento do tubo flexível não ligado, mais preferencialmente de até 50% do comprimento do tubo flexível não ligado.
3. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que compreende duas ou mais seções de comprimento enrijecidas ou a seção de comprimento enrijecida do tubo flexível não ligado constitui todo o comprimento do tubo.
4. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que o material de enrijecimento tem um módulo de flexão que é de pelo menos 10 MPa, preferencialmente de pelo menos 25 MPa, de pelo menos 50 MPa, de pelo menos 100 MPa, de pelo menos 125 MPa, de pelo menos 150 MPa, de pelo menos 200 MPa, de pelo menos 250 MPa maior do que o módulo de flexão da bainha seladora externa, sendo que mais preferencialmente o material de enrijecimento tem um módulo de flexão que é de pelo menos 500 MPa, de pelo menos 1.000 MPa, de pelo menos 1.200 MPa, de pelo menos 1.400 MPa, de pelo menos 1500 MPa, de pelo menos 1.800 MPa, de pelo menos 2.000 MPa, de pelo menos 2.500 MPa.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a cobertura de enrijecimento compreende uma camada de um material de enrijecimento selecionado de poliolefinas, por exemplo, polietileno ou poli propileno; poliamida, por exemplo, poli amida imida, poliamida-11 (PA-11), poliamida-12 (PA-12) ou poliamida-6 (PA-6)); poliimida (PI); poliuretanos; poliuréias; poliésteres; poliacetais; poliéteres, por exemplo, poliéter sulfona (PES); polióxidos; polissulfetos, por exemplo, polifenileno sulfeto (PPS); polissulfonas, por exemplo, poliarilsulfona (PAS); poliacrilatos; polietileno tereftalato (PET); poliéter-éter-cetonas (PEEK); polivinilas; poliacrilonitrilas; poliétercetonacetona (PEKK); copolímeros do precedente; polímeros de flúor, por exemplo, difluoreto de polivinilideno (PVDF), homopolímeros ou copolímeros de fluoreto de vinilideno (“VF2”), homopolímeros ou copolímeros de trifluoroetileno (“VF3”), copolímeros ou terpolímeros que compreendem dois ou mais membros diferentes selecionados de VF2, VF3, clorotrifluoroetileno, tetrafluoroetileno, hexafluoropropeno ou hexafluoroetileno; compostos que compreendem um ou mais dos polímeros mencionados acima e materiais compósitos, de um polímero (por exemplo, um dos mencionados acima) compostos por fibras de reforço, tais como fibras de vidro, fibras de carbono e/ou fibras de aramida.
6. Tubo flexível não ligado de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o material de enrijecimento é selecionado de polietilenos reticulados e não reticulados, o material de enrijecimento preferivelmente sendo selecionado de polietileno de densidade alta não reticulado (HOPE) tendo uma densidade de pelo menos 940 kg/m3 e polietileno de densidade média (MDPE) tendo uma densidade de 925 kg/m3 a 940 kg/m3, o material de enrijecimento preferivelmente sendo um HDPE, mais preferivelmente um HDPE tendo uma densidade de pelo menos 945 kg/m3.
7. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que a cobertura de enrijecimento compreende dois ou mais materiais de enrijecimento preferivelmente tendo graus diferentes de PE.
8. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que a cobertura de enrijecimento tem uma espessura de pelo menos 3 mm, preferencialmente de pelo menos 5 mm, de pelo menos 8 mm, de pelo menos 1 cm, de pelo menos 1,5 cm, de pelo menos 2 cm, de pelo menos 2,5 cm, de pelo menos até 5 cm, de pelo menos até 4 cm.
9. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadopelo fato de que a seção de comprimento enrijecida do tubo flexível não ligado tem um comprimento de pelo menos 50 m, preferencialmente de pelo menos 100 m, de pelo menos 200 m, de pelo menos 500 m, tal como metade do comprimento do tubo flexível não ligado.
10. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizadopelo fato de que o tubo flexível não ligado compreende uma primeira e uma segunda extremidades, pelo menos uma da primeira e da segunda extremidades é conectada a um ajuste de extremidade, de modo que uma ou mais das camadas do tubo flexível não ligado sejam independentemente fixadas ao ajuste de extremidade, a cobertura de enrijecimento não é fixada para fornecer uma conexão apertada ao ajuste de extremidade.
11. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizadopelo fato de que a cobertura de rigidez é permeável a água de modo que a água possa penetrar ao lado interno da cobertura de rigidez, a cobertura de rigidez opcionalmente compreende uma ou mais perfurações.
12. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizadopelo fato de que a bainha seladora externa tem uma superfície mais externa e a cobertura de rigidez tem uma superfície externa, a superfície externa da cobertura de rigidez tem um coeficiente estático superior ou inferior de fricção (ps) medido de acordo com ASTM D1894 a 23 °C, em condição úmida (umectada com água) contra si própria, em comparação com o coeficiente estático de fricção da superfície mais externa da bainha seladora externa medido contra si própria sob condições similares.
13. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizadopelo fato de que a cobertura de rigidez é aplicada em contato direto com uma bainha seladora externa, a cobertura de rigidez preferivelmente sendo mecânica ou quimicamente ligada a uma bainha seladora externa.
14. Método para aumentar a rigidez de uma ou mais seções de comprimento enrijecidas de um tubo flexível não ligado do tipo que compreende, de dentro para fora, de uma bainha seladora interna tubular, pelo menos uma camada de blindagem metálica e uma bainha seladora externa de um material selador, caracterizadopelo fato de compreender as etapas de: fornecer o tubo flexível não ligado com uma cobertura de enrijecimento que circunda parcial ou totalmente a bainha seladora externa na seção de comprimento enrijecida, determinar a rigidez na flexão como a força requerida para dobrar a seção de comprimento enrijecido do tubo flexível não ligado a partir da posição reta em um raio de curvatura de 10 m a 20°C, medir a rigidez com a cobertura de enrijecimento e sem a cobertura de enrijecimento, e determinar o aumento na rigidez da seção de comprimento enrijecida com a cobertura de enrijecimento relativa à rigidez da seção de comprimento enrijecida sem a cobertura de enrijecimento, onde a cobertura de enrijecimento compreende uma camada de um material de enrijecimento que é espessa para aumentar a rigidez na flexão de pelo menos uma parte das seções de comprimento enrijecidas do tubo flexível não ligado com pelo menos 10%, preferencialmente de pelo menos 15%, de pelo menos 20%, de pelo menos 25%, de pelo menos 30%, de pelo menos 40%, de pelo menos 50%.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que o tubo flexível não ligado com a cobertura de enrijecimento é como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.
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