BR112012015987B1 - tubo flexível não ligado - Google Patents

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Abstract

TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO A invenção refere-se a um tubo flexível não ligado tendo um comprimento e compreendendo um revestimento de vedação interno de tubular, pelo menos uma camada de blindagem de metal e um revestimento de vedação externo. O tubo flexível não ligado compreende pelo menos uma seção de comprimento isolada que compreende uma cobertura isolada termicamente permeável a fluido que envolve o revestimento de vedação externo na seção de comprimento isolada. A cobertura isolada termicamente é ainda envolvida por uma camisa permeável a líquidos, e de preferência a cobertura isolada termicamente é permeável a líquidos. Por causa da camisa permeável a líquidos ser permeável a líquidos, nenhuma pressão substancial externa irá atuar sobre a camisa permeável a líquidos, e consequentemente a camisa permeável a líquidos substancialmente não irá transmitir quaisquer forças induzidas por pressão além da cobertura isolada termicamente. O tubo flexível não ligado desse modo será mais flexível do que os tubos flexíveis não ligados isolados correspondentes da técnica anterior com uma camisa não permeável a líquidos.

Description

CAMPO TÉCNICO
[0001] A invenção refere-se a um tubo flexível não ligado, em particular para o transporte de hidrocarbonetos e/ou para uma ligação umbilical assim como a um método para a produção de tal tubo.
FUNDAMENTOS DA TÉCNICA
[0002] Os tubos flexíveis do presente tipo são bem conhecidos na técnica, em particular para o transporte fora da costa de fluidos. Tais tubos geralmente incluem um revestidor interno, muitas vezes também chamado de um revestimento de vedação interno ou um revestimento interno, que forma uma barreira contra o fluxo de saída do fluido que é transportado através do tubo, e uma ou mais camadas de blindagem, por exemplo, de metal, tal como aço, sobre o lado externo do revestidor interno (camada(s) de blindagem externa(s)). O tubo flexível geralmente compreende um revestimento externo fornecido com o objetivo de formar uma barreira contra a entrada de fluidos a partir das imediações do tubo nas camadas de blindagem.
[0003] Os tubos flexíveis típicos não aderentes são, por exemplo, divulgados na WO 0161232A1, US 6.123.114 e US 6.085.799.
[0004] A fim de ter resistência suficiente, em particular para evitar o colapso do revestimento de vedação interno, o tubo flexível para certas aplicações pode compreender uma camada de blindagem localizada dentro do espaço definido pelo revestimento de vedação interno. Tal camada ou camadas de blindagem interna são normalmente referidas como uma carcaça.
[0005] Neste texto, o termo “não ligado” significa que pelo menos duas das camadas incluindo as camadas de blindagem e as camadas de polímero não são ligadas entre si. Na prática, o tubo flexível não ligado conhecido normalmente compreende pelo menos duas camadas de blindagem localizadas fora do revestimento de vedação interno, cujas camadas de blindagem não são ligadas entre si nem direta nem indiretamente através de outras camadas ao longo do tubo. As camadas de tubo podem, portanto, se mover em relação às outras, e assim o tubo se torna dobrável e suficientemente flexível para enrolar durante o transporte e para resistir às forças mecânicas elevadas que ele pode ser submetido em uso.
[0006] O tipo acima mencionado de tubos flexíveis não ligados é usado para aplicações dinâmicas assim como para aplicações fora da costa estáticas para o transporte de fluidos e gases, em particular, óleo bruto e gases.
[0007] O transporte de óleo bruto e de produtos gasosos muitas vezes resulta em dificuldades devido à falta de controle da temperatura. Se a temperatura for demasiada elevada, os materiais poliméricos do tubo flexível podem degradar, e se a temperatura for demasiada baixa, vários efeitos indesejáveis têm sido observados, incluindo: ■ o aumento indesejado na viscosidade, o que reduz a taxa de fluxo no tubo; ■ a precipitação de parafina dissolvida e/ou floculação de asfaltenos que então aumenta a viscosidade do produto, e ■ assim que depositado pode reduzir o diâmetro interno efetivo do tubo; e ■ a obstrução do tubo devido à súbita, compacta e maciça formação de hidratos de gás que se precipitam em alta pressão e baixa temperatura.
[0008] É bem conhecido procurar evitar alguns dos efeitos indesejados mediante o uso de tubos flexíveis com isolamentos térmicos, reduzindo assim a perda de calor dos fluidos que circulam no diâmetro interno dos tubos, por exemplo, como descrito nas US 6530137, US 20090101225 e EP 0400689.
[0009] A US 6530137 descreve um tubo flexível com isolamento térmico compreendendo pelo menos uma camada de material isolante rígido e extrusado sobre o lado de fora de dito tubo. A camada compreende meios para restaurar a flexibilidade do tubo isolado na forma de pelo menos uma ranhura circunferencial.
[00010] A US 20090101225 descreve um corpo de tubo flexível e é divulgado um método de fornecer um tubo flexível. O corpo de tubo flexível inclui uma camada de retenção de fluido, pelo menos uma camada de blindagem de tração, pelo menos uma camada de isolamento térmico extrusada ao longo de uma mais externa da pelo menos uma das camadas de blindagem de tração e uma camada de blindagem externa sobre a camada de isolamento.
[00011] A EP 0400689B1 descreve uma estrutura de isolamento térmico em torno de um núcleo central ou de tubo. Ela compreende, ao redor do dito núcleo interno ou do tubo, uma pluralidade de divisórias anulares, distribuídas ao longo do comprimento do núcleo e integrante com este, um material termicamente isolante que preenche as câmaras anulares entre as faces frontais das divisórias sucessivas e a cobertura externa do núcleo interno, e um revestimento contínuo, extrusado, externo.
[00012] O objetivo da invenção é fornecer um tubo flexível não ligado isolado que é simples de preparar, pode ser preparado de uma maneira rentável e possui um isolamento eficaz que simultaneamente não resulta em uma redução inaceitável da flexibilidade do tubo.
DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO
[00013] De acordo com a invenção um novo tipo de tubos flexíveis isolados foi fornecido. O tubo flexível da invenção compreende um eixo e um revestimento de vedação interna de tubular circundante a dito eixo, dito revestimento de vedação interno é envolvido por pelo menos uma camada de blindagem externa. O revestimento de vedação interno possui um lado interior que é o lado do revestimento de vedação interno que se opõe a dito eixo. Em outras palavras, tudo o que está envolvido pelo revestimento de vedação interno está sobre o lado interno do revestimento de vedação interno.
[00014] No que se segue o termo “comprimento do tubo” é usado para significar o comprimento ao longo do eixo do tubo. O espaço dentro do revestimento de vedação interno também é referido como o diâmetro interno do tubo.
[00015] Os termos “direção axial” ou “axialmente” são utilizados para significar a direção ao longo do comprimento de um eixo do tubo. Geralmente é desejável que o tubo flexível seja substancialmente circular na forma em corte transversal, no entanto, deve ficar entendido que os tubos flexíveis podem ter outras formas em corte transversal tais como uma forma oval, elíptica ou ligeiramente angular (angular com bordas arredondadas). O eixo dos tubos flexíveis pode em tais situações ser determinado como o eixo mais central no diâmetro interno do tubo flexível. Os termos “fora” e “dentro” de um membro e/ou uma camada são usados para significar “fora, respectivamente dentro de dito membro e/ou uma camada na direção radial de, e perpendicular ao eixo do tubo e radialmente fora em direção a uma superfície mais externa do tubo”.
[00016] Outro escopo de aplicabilidade do presente invento se tornará evidente a partir da descrição detalhada dada daqui em diante. No entanto, deve ficar entendido que a descrição detalhada e exemplos específicos, embora indicando as formas de realização preferidas da invenção, são fornecidos apenas por meio de ilustração, uma vez que várias alterações e modificações dentro do espírito e escopo da invenção se tornarão evidentes para aqueles versados na técnica a partir desta descrição detalhada.
[00017] O tubo flexível não ligado da invenção possui um comprimento e compreende um revestimento de vedação interna tubular, pelo menos uma camada de blindagem de metal e um revestimento de vedação externo. O tubo flexível não ligado compreende pelo menos uma seção de comprimento isolada, cuja seção de comprimento isolada compreende uma cobertura isolada termicamente permeável a fluido que envolve o revestimento de vedação externo na seção de comprimento isolada e ainda a cobertura isolada termicamente é rodeada por uma camisa permeável a líquidos.
[00018] O tubo flexível da invenção é um tubo não ligado que significa que pelo menos duas camadas do tubo não estão ligadas entre si, mas podem se mover uma em relação a outra. Em uma forma de realização preferida o tubo flexível da invenção compreende pelo menos duas camadas de blindagem de metal que não estão ligadas entre si, mas podem mover-se uma em relação a outra. Como é bem conhecido, uma camada anti-deterioração pode ser aplicada entre as camadas de blindagem de metal para reduzir o atrito e desse modo garantir que possam se mover relativamente fácil uma em relação a outra. As camadas anti-deterioração, a sua utilização e materiais úteis são, por exemplo, descritos em Recommended Practice for Flexible Pipe API 17B, March 2002.
[00019] A configuração das camadas de blindagem é bem conhecida na técnica e o tubo flexível da presente invenção pode ter qualquer estrutura de blindagem, tal como as estruturas de blindagem conhecidas da técnica anterior, por exemplo, compreendendo uma blindagem de pressão de fios enrolados com um ângulo relativamente elevado ao eixo do tubo, por exemplo, cerca de 80 graus ou mais e um par de camadas de blindagem de tração, por exemplo, atravessam enroladas com ângulos abaixo de 55 graus. Exemplos ou blindagens e seus perfis são, por exemplo, as blindagens descritas em qualquer uma das 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 23.102.044, WO 28025893, WO 2009024156, WO 2008077410 e WO 2008077409.
[00020] Em uma forma de realização o tubo flexível não ligado é construído de tal modo que quando se aplica ao tubo flexível não ligado em água em uma pressão hidrostática de pelo menos 3,44MPa, a cobertura isolada termicamente é umedecida, por exemplo, dentro de 5 horas, tal como dentro de 1 hora.
[00021] O tubo flexível não ligado deve de preferência ser construído de tal modo que quando se aplica o tubo flexível não ligado em água a uma pressão hidrostática de pelo menos 3,44MPa, a pressão no isolamento térmico é substancialmente equalizada com o ambiente, por exemplo, dentro de 5 horas, tal como dentro de 1 hora.
[00022] Na prática, é preferível que a camisa permeável a líquidos seja suficientemente permeável a líquidos para providenciar que substancialmente todas as interfaces entre a camisa permeável a líquidos e a cobertura isolada termicamente sejam umedecidas quando o tubo flexível não ligado for usado em aplicações submarinas. O tempo de umedecimento da aplicação do tubo flexível não ligado submarina para o umedecimento completo da interface camisa permeável a líquidos-cobertura isolada termicamente pode, por exemplo, ser de até cerca de 24 horas, tal como até cerca de 5 horas, tal como até cerca de 1 hora. A camisa permeável a líquidos de preferência é suficientemente permeável a líquidos para equalizar a pressão hidrostática na interface camisa permeável a líquidos-cobertura isolada termicamente com a pressão da água ambiente imediata quando o tubo flexível não ligado está em uso em aplicações submarinas.
[00023] Com relação aos tubos flexíveis isolados, eles sempre foram fornecidos com isolamentos substancialmente secos. Na presente invenção o isolamento na forma da cobertura isolada termicamente é mantido úmido. Isto foi observado ter várias vantagens que não foram observadas até agora. Pela razão da camisa permeável a líquidos ser permeável a líquidos, nenhuma pressão externa substancial irá atuar sobre a camisa permeável a líquidos, e consequentemente a camisa permeável a líquidos substancialmente não levará quaisquer forças induzidas por pressão além da cobertura isolada termicamente. O tubo flexível não ligado desse modo será mais flexível do que os tubos flexíveis não ligados isolados correspondentes da técnica anterior com uma camisa permeável a líquidos. Além disso, a camisa permeável a líquidos não necessita ter uma elevada resistência e espessura porque o único propósito da camisa permeável a líquidos é o de fornecer uma proteção mecânica da cobertura isolada termicamente para protegê-lo de ser danificado durante a disposição e em caso de colisão com outros elementos, por exemplo, outros tubos. Além disso, a camisa permeável a líquidos pode ser aplicado de uma maneira muito simples e pode ser fornecido com perfurações que permitem que o tubo flexível não ligado seja ainda mais flexível.
[00024] Além disso, devido à permeabilidade aos líquidos da camisa permeável a líquidos, não existirá substancialmente nenhum risco de deformação da camisa permeável a líquidos.
[00025] Além disso, qualquer diferença de temperatura ao longo do revestimento de vedação externo pode ser reduzida e consequentemente o risco de formação de condensados no lado interno do revestimento de vedação externo pode ser reduzido.
[00026] Ademais, observou-se que mediante o uso de uma camisa permeável a líquidos como na presente invenção, os riscos de deformações locais e/ou deslocalização da cobertura isolada termicamente têm sido altamente reduzidos.
[00027] Em uma forma de realização também a cobertura isolada termicamente é permeável a líquidos. A cobertura isolada termicamente pode, por exemplo, ter uma permeabilidade aos líquidos até ao redor da permeabilidade a líquidos da camisa permeável a líquidos.
[00028] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente possui uma permeabilidade aos líquidos maior do que a permeabilidade aos líquidos da camisa permeável a líquidos.
[00029] Observou-se que em situações onde a água penetra entre o revestimento de vedação externo e a cobertura isolada termicamente, a capacidade térmica da unidade de transporte flexível pode ser aumentada e consequentemente fornece uma segurança extra contra o esfriamento abaixo de um ponto de fixação desejado.
[00030] Em uma forma de realização a camisa permeável a líquidos e a cobertura isolada termicamente são suficientemente permeáveis a líquidos para equalizar a pressão hidrostática entre a cobertura isolada termicamente e a camisa permeável a líquidos com a pressão da água ambiente imediata quando o tubo flexível não ligado está em uso em aplicações submarinas.
[00031] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente e a camisa permeável a líquidos são suficientemente permeáveis para permitir que a água penetre pelo menos parcialmente para dentro da cobertura isolada termicamente quando o tubo flexível for aplicado em água (por exemplo, em aplicações submarinas), para desse modo substancialmente equalizar a pressão hidrostática entre a cobertura isolada termicamente e a pressão ambiente imediata, de preferência a cobertura isolada termicamente e a camisa permeável a líquidos são suficientemente permeáveis para permitir que a água penetre na superfície do revestimento de vedação externo quando submetidos a uma pressão hidrostática de pelo menos 3,44MPa, de preferência a cobertura isolada termicamente e a camisa permeável a líquidos são suficientemente permeáveis para permitir que a água penetre na superfície do revestimento de vedação externo, quando submetidos a uma pressão hidrostática de pelo menos 0,69MPa.
[00032] Em uma forma de realização a camisa permeável a líquidos possui uma permeabilidade a líquidos que é pelo menos tão elevada quanto a permeabilidade aos líquidos da cobertura isolada termicamente, a camisa permeável a líquidos de preferência possui uma permeabilidade a líquidos que é substancialmente maior do que a permeabilidade a líquidos da cobertura isolada termicamente, mais preferivelmente, a camisa permeável a líquidos possui uma permeabilidade a líquidos que é suficientemente elevada para não resultar em qualquer barreira substancial contra a penetração de água na cobertura isolada termicamente.
[00033] A cobertura isolada termicamente pode ser de qualquer material que possa fornecer um efeito de isolamento térmico. A cobertura isolada termicamente é de preferência de um material com uma condutividade térmica substancialmente mais baixa do que o material do revestimento de vedação externo. Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente é de preferência de um material com uma condutividade térmica substancialmente mais baixa do que o material da camisa permeável a líquidos.
[00034] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente é de um material com condutividade térmica em condição seca de cerca de 0,5 W/(mK) ou menos, tal como cerca de 0,3 W/(mK) ou menos, tal como cerca de 0,15 W/(mK) ou menos.
[00035] Em uma forma de realização o material da cobertura isolada termicamente compreende um polímero termoplástico.
[00036] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende uma poliolefina, tal como poliprolileno ou um copolímero de polipropileno.
[00037] Outros exemplos de materiais que podem ser compreendidos na cobertura compreendem um ou mais dos materiais poliolefinas, por exemplo, polietileno ou polipropileno; 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, sulfona de poliéter (PES); polióxidos; polissulfetos, por exemplo, sulfeto de polifenileno (PPS); polissulfonas, por exemplo, poliarilsulfona (PAS); poliacrilatos; tereftalato de polietileno (PET); poliéter- éter-cetonas (PEEK); Polivinilas; poliacrilonitrilas; polietercetonacetona (PEKK); copolímeros dos precedentes; polímeros fluorados, 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 e VF3 e clorotrifluoroetileno, tetrafluoroetileno, hexafluoropropeno, ou hexafluoroetileno; compostos compreendendo um ou mais dos polímeros acima mencionados, e materiais compósitos, tais como um polímero (por exemplo, um dos acima mencionados) combinado com fibras de reforço, tais como fibras de vidro, contas de vidro, fibras de carbono e/ou fibras de aramida.
[00038] Os materiais poliméricos podem ser espumados ou não espumados, ou qualquer uma de suas combinações. A cobertura isolada termicamente pode, por exemplo, ser de um material circulável, por exemplo, um material fluídico, material de espuma circulável (partes circuláveis do polímero espumado) e/ou felpo circulável de polímero (partes circuláveis de polímero com forma enrugada), onde o material circulável é encapsulado em uma camisa de polímero que é aplicado em torno do revestimento de vedação externo. A camisa é de preferência não permeável a líquidos, mas de preferência a camisa é disposta em enrolamentos e/ou compreende aberturas - que não fornecem acesso de líquido ao material circulável, de tal modo que o líquido possa atingir o revestimento de vedação externo.
[00039] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende pelo menos um material de mudança de fase. Os materiais de mudança de fase são materiais bem conhecidos, e podem fornecer o tubo flexível não ligado com uma segurança extra contra o esfriamento abaixo de uma temperatura desejada. Simultaneamente o material de mudança de fase pode em uma forma de realização fornecer uma segurança extra contra superaquecimento. Exemplos de material de mudança de fase são, por exemplo, descritos na WO 02/16733, US 2005/0241717 e US 2005/050083.
[00040] O material de mudança de fase pode, por exemplo, ser selecionado para ter um ponto de fusão que está abaixo de uma temperatura de fluxo selecionada de um fluido a ser transportado no tubo, mas acima de uma temperatura do ponto de fixação, assim em caso de esfriamento de um fluido na unidade de transporte flexível, por exemplo, devido a uma interrupção temporária do fluxo no tubo flexível não ligado, o material de mudança de fase fundido irá começar a esfriar, até que alcance o ponto de fixação. Neste ponto de fixação a temperatura se manterá estável até que o material de mudança de fase tenha se alterado para uma fase sólida.
[00041] O ponto de fixação pode ser de preferência próximo, mas acima da temperatura em que os hidratos irão se formar.
[00042] Em uma forma de realização o material de mudança de fase possui uma mudança de fase dentro do intervalo de temperatura de cerca de 20°C a cerca de 150°C, tal como de cerca de 30°C a cerca de 5 graus menor do que a temperatura de amolecimento do revestimento de vedação externo, tal como de cerca de 40°C a cerca de 130°C, tal como de cerca de 50°C a cerca de 100°C.
[00043] Em uma forma de realização a cobertura termicamente isolante compreende pelo menos um material de mudança de fase com um ponto de fusão que é mais elevado do que a temperatura em que ocorre a formação de hidratos e mais baixo do que uma temperatura Tmax que é a temperatura máxima de fluido que pode ser transportado pelo tubo flexível, de preferência o material de mudança de fase possui um ponto de fusão que é pelo menos cerca de 5 graus maior do que a temperatura em que a formação de hidratos ocorre e pelo menos cerca de 5 graus mais baixa do que uma temperatura Tmax.
[00044] Qualquer material de mudança de fase com uma temperatura relevante de mudança de fase pode ser utilizado. Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende pelo menos um material de mudança de fase que compreende pelo menos um composto químico da família de alcano, de preferência uma parafina tendo uma cadeia de hidrocarboneto com pelo menos 14 átomos de carbono, mais preferivelmente um ou mais dos tetracosano de fórmula C24H50 apresentando uma temperatura de fusão de cerca de 50°C e heptacosano de fórmula C17H36 apresentando uma temperatura de fusão de cerca de 50°C.
[00045] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende uma composição contendo o material de mudança de fase que compreende um primeiro composto que consiste de um hidrocarboneto ou uma mistura de hidrocarbonetos tais como parafina ou óleo de gás, misturado com uma segunda estrutura que fornece o composto, tal como um composto de gelificação e/ou um composto reticulado, tal como um segundo composto do tipo de poliuretano, polipropileno reticulado, polietileno reticulado, ou silicone, de preferência o primeiro composto está na forma de partículas ou microcápsulas dispersas dentro de uma matriz do segundo composto, e o primeiro composto preferivelmente sendo selecionado de alcanos, tais como parafinas, ceras, betumes, alcatrão, alcoóis graxos, ou glicóis, mais preferivelmente o primeiro composto sendo um composto de mudança de fase.
[00046] Para que o material de mudança de fase não flua fora do tubo flexível não ligado o material de mudança de fase e/ou a composição contendo o material de mudança de fase está, em uma forma de realização, contido em um ou mais elementos isolantes impermeáveis ao material de mudança de fase e/ou à composição contendo o material de mudança de fase. O um ou mais elementos isolantes são dispostos em torno do revestimento de vedação externo para constituir pelo menos uma parte da cobertura isolada termicamente. Em uma forma de realização o um ou mais elementos isolantes de preferência estão na forma de uma camisa de polímero compreendendo o material de mudança de fase e/ou à composição contendo o material de mudança de fase.
[00047] Visto que o material de mudança de fase pode alterar a densidade quando se muda de fase, é desejável que a camisa seja suficientemente elástico para permitir a expansão do volume após a mudança de fase do material de mudança de fase, de preferência de tal modo que nenhuma pressão prejudicial irá se estabelecer dentro do(s) elemento(s) termicamente isolante(s).
[00048] O(s) elemento(s) termicamente isolante(s) pode(m), por exemplo, ser moldado(s) como um ou mais elementos alongados enrolados no revestimento de vedação externo de tal modo que a água possa penetrar entre os enrolamentos na superfície externa do revestimento de vedação externo.
[00049] A cobertura isolada termicamente pode adicionalmente compreender cargas e aditivos. Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende um polímero compreendendo 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 carga inorgânica, com base no peso total do material polimérico, a carga inorgânica pode, por exemplo, compreender um ou mais de pigmentos; estabilizantes térmicos; estabilizantes do processo; desativadores de metal, retardante de chama; silicatos de argila, por exemplo, caulinita, tal como diquita, haloisita, nacrita e serpentina; esmectita, tal como pirofilita, talco, vermiculita, sauconita, saponita, hectoritas nontronitas (silicates de magnésio) e montmorilonita (bentonita); Illite; clorito; e argilas sintéticas, tais como hidrotalcita; e/ou cargas de reforço, por exemplo, partículas de vidro, fibras de vidro, fibras minerais, talco, carbono, carbonatos, silicates, e partículas de metal.
[00050] A cobertura isolada termicamente pode ser fornecida em uma ou mais camadas, que podem ser de materiais iguais ou diferentes.
[00051] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende uma única camada de isolamento.
[00052] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende uma pluralidade de camadas isolantes de materiais iguais ou diferentes.
[00053] Visto que a cobertura isolada termicamente não necessita ser impermeável a líquidos, e de preferência é impermeável a líquidos, a cobertura isolada termicamente pode, em princípio, ser fornecida por qualquer método. A cobertura isolada termicamente é consequentemente simples de produzir, por exemplo, usando equipamento que normalmente está disponível nas fabricas de tubo flexível não ligado.
[00054] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende uma camada de isolamento extrusada, uma camada de isolamento enrolada e/ou uma camada de isolamento dobrada.
[00055] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende pelo menos uma camada isolante perfurada.
[00056] Em uma forma de realização a cobertura de isolamento térmica compreende um ou mais camadas de perfis enrolados que podem ou não ser entrelaçadas. O um ou mais perfis enrolados podem ser fornecidos por qualquer método.
[00057] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende uma ou mais camadas de perfis enrolados produzidas por extrusão.
[00058] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende uma ou mais camadas de perfis enrolados produzidas por extrusão, em que pelo menos um dos perfis compreende pelo menos um membro transmissor de força, o membro transmissor de força fornecendo o(s) perfil(s) com uma resistência aumentada em pelo menos uma direção.
[00059] O membro transmissor de força é de preferência de um material com uma maior resistência, tal como uma maior resistência à flexão do que o material da parte restante do perfil enrolado.
[00060] Em uma forma de realização o pelo menos um membro transmissor de força é um membro alongado, o qual opcionalmente é integrado no perfil enrolado, em uma parte do seu comprimento ou todo.
[00061] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente compreende uma ou mais camadas de perfis enrolados produzidas por extrusão, em que pelo menos um dos perfis compreendendo um membro transmissor de força alongado, onde o membro é produzido de aço, titânio, aramida, poliamida, poliéster ou quaisquer combinações destes.
[00062] O propósito da camisa permeável a líquidos é - como mencionado acima - principalmente proteger mecanicamente a cobertura isolada termicamente. E consequentemente preferível que a camisa permeável a líquidos seja de um material com uma boa resistência mecânica, tal como uma boa resistência contra o dilaceramento.
[00063] Exemplos de materiais úteis para a camisa permeável a líquidos compreendem um ou mais dos materiais poliolefinas, por exemplo, polietileno ou polipropileno; poliamida, por exemplo, poli-amida-imida, poliamida-11 (PA-11), poliamida-12 (PA-12) ou poliamida-6 (PA-6); poliimida (PI); poliuretanos; poliuréias; compostos compreendendo um ou mais dos polímeros acima mencionados, e materiais compósitos, tais como um polímero (por exemplo, um dos acima mencionados) combinado com fibras de reforço, tais como fibras de vidro, contas de vidro, fibras de carbono e/ou fibras de aramida.
[00064] Em uma forma de realização, a camisa compreende um polímero que 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 carga inorgânica, com base no peso total do material polimérico, a carga inorgânica pode, por exemplo, compreender um ou mais de pigmentos; estabilizantes térmicos; estabilizantes do processo; desativadores de metal, retardante de chama; silicates de argila, por exemplo, caulinita, tal como diquita, haloisita, nacrita e serpentina; esmectita, tal como pirofilita, talco, vermiculita, sauconita, saponita, hectoritas nontronitas (silicatos de magnésio) e montmorilonita (bentonita); Illite; clorito; e argilas sintéticas, tais como hidrotalcita; e/ou cargas de reforço, por exemplo, partículas de vidro, fibras de vidro, fibras minerais, talco, carbono, carbonatos, silicatos, e partículas de metal.
[00065] Em uma forma de realização a camisa é de polietileno reticulado (PEX).
[00066] Da mesma forma a camisa pode ser fornecida por quaisquer métodos, tais como por extrusão, enrolamento ou dobragem em torno da cobertura isolada termicamente. Em particular o enrolamento com têxtil é um método simples de fornecer a camisa permeável a líquidos.
[00067] A camisa pode de preferência ser perfurada para fornecer uma permeabilidade desejada. Em uma forma de realização a camisa compreende uma pluralidade de perfurações tendo um tamanho de pelo menos cerca de 1 mm2, tal como pelo menos cerca de 5 mm2, tal como pelo menos cerca de 10 mm2, tal como pelo menos cerca de 50 mm2, tal como até cerca de 5 cm2.
[00068] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente e a camisa são não espumadas. Os materiais espumados são muitas vezes bastante sensíveis e o risco do material sendo danificado dentro da existência de uma unidade de transporte flexível - que é normalmente ajustada para cerca de 20 anos - é relativamente elevado em comparação com o risco de danificar os materiais não espumados. Além disso, mediante o uso da presente invenção, observou-se que não é necessário utilizar materiais espumados.
[00069] A cobertura isolada termicamente pode, em princípio, ter qualquer espessura, mas naturalmente uma certa espessura é requerida para fornecer um isolamento térmico detectável. Uma espessura mínima de cobertura isolada termicamente de pelo menos 3 mm é desejável. Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente possui uma espessura de cobertura isolada termicamente de pelo menos cerca de 5 mm, tal como pelo menos cerca de 10 mm, tal como pelo menos cerca de 20 mm, tal como pelo menos cerca de 50 mm, tal como pelo menos cerca de 100 mm.
[00070] Em uma forma de realização o revestimento de vedação externo possui uma espessura de revestimento de vedação externo e a cobertura isolada termicamente possui uma espessura de cobertura isolada termicamente, e a espessura de cobertura isolada termicamente é maior do que a espessura de revestimento de vedação externa. Preferivelmente a espessura de cobertura isolada termicamente é de pelo menos cerca de 50% maior, tal como pelo menos cerca de 200% maior do que a espessura de revestimento de vedação externa.
[00071] Em uma forma de realização a camisa possui uma espessura de camisa e a cobertura isolada termicamente possui uma espessura de cobertura isolada termicamente, a espessura de cobertura isolada termicamente é maior do que a espessura da camisa. Preferivelmente, a espessura da cobertura isolada termicamente é de pelo menos cerca de 50% maior, tal como pelo menos cerca de 100% maior do que a espessura da camisa.
[00072] De preferência, a camisa e a cobertura isolada termicamente não são completamente ligados entre si ao longo do comprimento do tubo flexível não ligado e compreendem uma interface não ligada tal que a água pode penetrar na interface não ligada. É desejável que a camisa permeável a líquidos e a cobertura isolada termicamente possam mover um em relação ao outro, por exemplo, quando o tubo flexível não ligado for encurvado.
[00073] A cobertura isolada termicamente pode de preferência ser aplicada em contato direto com o revestimento de vedação externo. O revestimento de vedação externo e a cobertura isolada termicamente são de preferência não ligados entre si. Deve ser observado que a camada ou as camadas intermediárias podem ser aplicadas entre o revestimento de vedação externo e a cobertura isolada termicamente.
[00074] Uma propriedade altamente benéfica do tubo flexível não ligado da presente invenção é que a cobertura isolada termicamente e a camisa permeável a líquidos não necessitam ser aplicados em todo o comprimento do tubo flexível não ligado, mas podem ser aplicados apenas na seção ou seções desejadas - em particular nas seções onde o esfriamento abaixo de uma temperatura selecionada (por exemplo, a temperatura de formação de hidrato) está em risco, enquanto que as outras seções do tubo flexível não ligado podem permanecer não cobertas por isolamento.
[00075] Visto que a camisa permeável a líquidos e opcionalmente a cobertura isolada termicamente não são à prova de líquido, não existe nenhuma necessidade de garantir uma vedação estanque aos líquidos destas camadas nas extremidades do tubo flexível não ligado e consequentemente o tubo flexível não ligado pode ter uma ou mais seções de comprimento isoladas que não se estendem em todo o comprimento do tubo flexível não ligado.
[00076] Em uma forma de realização a seção de comprimento isolada do tubo flexível não ligado possui um comprimento de pelo menos cerca de 50 m, tal como pelo menos cerca de 100 m, tal como pelo menos cerca de 500 m, tal como pelo menos cerca de 1000 m. O comprimento do tubo flexível não ligado pode, por exemplo, ser de até 5000 m ou mais, tal como até cerca de 3000.
[00077] Em uma forma de realização a seção de comprimento isolada do tubo flexível não ligado possui um comprimento de até cerca de 90%, tal como até cerca de 50%, tal como até 10% do tubo flexível não ligado inteiro.
[00078] Em uma forma de realização o tubo flexível não ligado compreende duas ou mais seções de comprimento isoladas com comprimento igual ou diferente, e/ou cobertura isolante, e/ou camisa.
[00079] O tubo flexível não ligado compreende uma primeira e uma segunda extremidade. As extremidades do tubo flexível não ligado são geralmente - para garantir a vedação estanque de líquido - terminadas ao serem conectadas a um encaixe da extremidade, por exemplo, para a conexão com uma estrutura, tal como uma estrutura submarina, uma plataforma, um navio, outro tubo ou outros elementos. Visto que a pressão a qual as camadas individuais do tubo flexível não ligado podem ser submetidas pode ser muito alta e muito diferente umas das outras, as camadas individuais são muitas vezes montadas no encaixe da extremidade uma a uma. Geralmente o encaixe da extremidade é um fator de custo considerável de um sistema de tubos flexíveis e também aumenta substancialmente o peso do tubo, uma vez que é geralmente necessário proporcionar os acessórios terminais em metal. Geralmente quanto maior o diâmetro externo do tubo, tanto maior o encaixe da extremidade deve ser e consequentemente tanto mais caro e tanto maior o seu peso.
[00080] Pela razão da cobertura isolada termicamente e/ou da camisa permeável a líquidos do tubo flexível não ligado da presente invenção não necessitar ser montado em qualquer um dos dois acessórios da extremidade, considerável redução de custos pode ser obtida, pois o diâmetro externo calculado quando se projeta os acessórios terminais é o diâmetro externo do revestimento de vedação externo e não da cobertura isolada termicamente ou da camisa permeável a líquidos. Simultaneamente, o peso dos acessórios de extremidade pode ser mantido em um nível relativamente baixo.
[00081] Em uma forma de realização a seção de comprimento isolada e a cobertura isolada termicamente possuem uma primeira extremidade mais próxima da primeira extremidade do tubo flexível não ligado e uma segunda extremidade mais próxima da segunda extremidade do tubo flexível não ligado, a primeira extremidade da cobertura isolada termicamente sendo terminada em uma distância a partir da primeira extremidade do tubo flexível não ligado, de preferência a segunda extremidade da cobertura isolada termicamente termina em uma distância a partir da segunda extremidade do tubo flexível não ligado.
[00082] Em uma forma de realização a camisa possui uma primeira extremidade mais próxima da primeira extremidade do tubo flexível não ligado e uma segunda extremidade mais próxima da segunda extremidade do tubo flexível não ligado. A primeira extremidade da camisa termina em uma distância a partir da primeira extremidade do tubo flexível não ligado, e de preferência a segunda extremidade da camisa termina em uma distância a partir da segunda extremidade do tubo flexível não ligado.
[00083] Em uma forma de realização a camisa e a cobertura isolada termicamente, respectivamente, possuem as primeiras extremidades mais próximas da primeira extremidade do tubo flexível não ligado e as segundas extremidades mais próximas da segunda extremidade do tubo flexível não ligado. A camisa estende-se para além da primeira e da segunda extremidade da cobertura isolada termicamente, e a camisa opcionalmente se estende da primeira até à segunda extremidade do tubo flexível não ligado.
[00084] Em uma forma de realização a seção de comprimento isolada do tubo flexível não ligado constitui substancialmente toda a extensão do tubo.
[00085] 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 está conectada a um encaixe da extremidade de tal modo que uma ou mais das camadas do tubo flexível não ligado são independentemente fixadas ao encaixe da extremidade, e o revestimento de vedação externo é fixado ao encaixe da extremidade em uma seção de extremidade do revestimento de vedação externo. A cobertura isolada termicamente e a camisa divergem do revestimento de vedação externo na seção final do revestimento de vedação externo.
[00086] Em uma forma de realização pelo menos uma da primeira e da segunda extremidade do tubo flexível não ligado é/são conectadas a um encaixe da extremidade de tal modo que uma ou mais das camadas do tubo flexível não ligado são independentemente fixadas ao encaixe da extremidade. A cobertura isolada termicamente não é fixada para fornecer uma conexão firme ao encaixe da extremidade, de preferência a camisa não é fixada para fornecer uma conexão firme ao encaixe da extremidade.
[00087] Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente e a camisa permeável a líquidos são aplicadas no local, isto é, após as partes restantes do tubo flexível não ligado forem fornecidas e o tubo flexível não ligado ter sido transportado para o local de uso. Em uma forma de realização a cobertura isolada termicamente e a camisa permeável a líquidos são aplicados pela dobramento ou enrolamento sobre o revestimento de vedação externo depois que a fabricação das partes remanescentes do tubo foi concluída.
Exemplos
[00088] No que se segue estão alguns exemplos específicos de unidades de transporte flexíveis de acordo com a invenção. Os exemplos são meramente ilustrativos da invenção e não devem ser de modo algum interpretados de limitar o escopo da invenção.
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Claims (15)

1. Tubo flexível não ligado, possuindo um comprimento e compreendendo um revestimento de vedação interna de tubular, pelo menos uma camada de blindagem de metal e um revestimento de vedação externo, caracterizadopelo fato de que o tubo flexível não ligado compreende pelo menos uma seção de comprimento isolada que compreende uma cobertura isolada termicamente permeável a fluido que envolve o revestimento de vedação externo na seção de comprimento isolada, a cobertura isolada termicamente sendo envolvida por uma camisa permeável a líquidos, a cobertura isolada termicamente preferivelmente sendo permeável a líquidos, preferencialmente, a cobertura isolada termicamente e a camisa permeável a líquidos são suficientemente permeáveis para permitir que a água penetre dentro da cobertura isolada termicamente quando o tubo flexível for aplicado em água, para desse modo equalizar a pressão hidrostática entre a cobertura isolada termicamente e a pressão ambiente imediata, de preferência a cobertura isolada termicamente e a camisa permeável a líquidos são suficientemente permeáveis para permitir que a água penetre na superfície do revestimento de vedação externo quando submetidos a uma pressão hidrostática de pelo menos 3,44MPa.
2. Tubo flexível não ligado de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a camisa permeável a líquidos possui uma permeabilidade a líquidos que é pelo menos tão elevada quanto a permeabilidade a líquidos da cobertura isolada termicamente, a camisa permeável a líquidos preferivelmente possui uma permeabilidade a líquidos que é maior do que a permeabilidade a líquidos da cobertura isolada termicamente, mais preferivelmente a camisa permeável a líquidos possui uma permeabilidade a líquidos que é suficientemente elevada para não resultar em qualquer barreira substancial contra o ingresso de água na cobertura isolada termicamente.
3. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a cobertura isolada termicamente compreende pelo menos um material de mudança de fase tendo uma mudança de fase dentro do intervalo de temperatura de 20°C a 150°C, preferencialmente, a cobertura isolada termicamente compreende pelo menos um material de mudança de fase que compreende pelo menos um composto químico da família de alcano, de preferência uma parafina tendo uma cadeia de hidrocarboneto com pelo menos 14 átomos de carbono, mais preferivelmente um ou mais dos tetracosano de fórmula C24H50 apresentando uma temperatura de fusão de 50°C e heptacosano de fórmula C17H36 apresentando uma temperatura de fusão de 50°C.
4. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a cobertura isolada termicamente compreende um material de mudança de fase contendo a composição compreendendo um primeiro composto que consiste de um hidrocarboneto ou uma mistura de hidrocarbonetos tais como parafina ou óleo de gás, misturado com uma segunda estrutura que fornece o composto, tal como um composto de gelificação e/ou um composto reticulado, tal como um segundo composto do tipo de poliuretano, polipropileno reticulado, polietileno reticulado, ou silicone, de preferência o primeiro composto está na forma de partículas ou microcápsulas dispersas dentro de uma matriz do segundo composto, e o primeiro composto preferivelmente sendo selecionado de alcanos tais como parafinas, ceras, betumes, alcatrão, alcoóis graxos, ou glicóis, mais preferivelmente dito primeiro composto sendo um composto de mudança de fase.
5. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a cobertura isolada termicamente compreende pelo menos uma camada de isolamento perfurada, preferencialmente a camisa é perfurada, mais preferencialmente a camisa compreende uma pluralidade de perfurações tendo um tamanho de pelo menos 1 mm2, tal como pelo menos 5 mm2, tal como pelo menos 10 mm2, tal como pelo menos 50 mm2, tal como até 5 cm2.
6. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que a camisa compreende um ou mais dos materiais poliolefinas, por exemplo, polietileno ou polipropileno; poliamida, por exemplo, poli-amida-imida, poliamida-11 (PA-11), poliamida- 12 (PA-12) ou poliamida-6 (PA-6); poliimida (PI); poliuretanos; poliuréias; compostos compreendendo um ou mais dos polímeros acima mencionados, e materiais compósitos, tais como um polímero (por exemplo, um dos acima mencionados) compostos com fibras de reforço, tais como fibras de vidro, contas de vidro, fibras de carbono e/ou fibras de aramida.
7. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que a cobertura isolada termicamente e a camisa são não espumadas, preferencialmente a cobertura isolada termicamente possui uma espessura de cobertura isolada termicamente de pelo menos 5 mm, tal como pelo menos 10 mm, tal como pelo menos 20 mm, tal como pelo menos 50 mm, tal como pelo menos 100 mm.
8. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que o revestimento de vedação externo possui uma espessura de revestimento de vedação externo e a cobertura isolada termicamente possui uma espessura de cobertura isolada termicamente, a espessura de cobertura isolada termicamente sendo maior do que a espessura de revestimento de vedação externo, de preferência a espessura de cobertura isolada termicamente é pelo menos 50% maior, tal como pelo menos 200% maior do que a espessura de revestimento de vedação externo.
9. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadopelo fato de que a camisa possui uma espessura de camisa e a cobertura isolada termicamente possui uma espessura de cobertura isolada termicamente, a espessura de cobertura isolada termicamente sendo maior do que a espessura de camisa, de preferência a espessura de cobertura isolada termicamente é pelo menos 50% maior, tal como pelo menos 100% maior do que a espessura de camisa.
10. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizadopelo fato de que a camisa e a cobertura isolada termicamente compreendem uma interface não ligada de tal modo que a água pode penetrar na interface não ligada.
11. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizadopelo fato de que a seção de comprimento isolada do tubo flexível não ligado possui um comprimento de até 90%, tal como de 50%, tal como até 10% do tubo, preferencialmente a seção de comprimento isolada do tubo flexível não ligado possui um comprimento de pelo menos 50 m.
12. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 all, caracterizadopelo fato de que o tubo flexível não ligado compreende uma primeira e uma segunda extremidade, a seção de comprimento isolada compreende uma cobertura isolada termicamente tendo uma primeira extremidade mais próxima da primeira extremidade do tubo flexível não ligado e uma segunda extremidade mais próxima da segunda extremidade do tubo flexível não ligado, a primeira extremidade da cobertura isolada termicamente sendo terminada em uma distância da primeira extremidade do tubo flexível não ligado, de preferência a segunda extremidade da cobertura isolada termicamente é terminada em uma distância da segunda extremidade do tubo flexível não ligado.
13. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizadopelo fato de que o tubo flexível não ligado compreende uma primeira e uma segunda extremidade, a camisa tendo uma primeira extremidade mais próxima da primeira extremidade do tubo flexível não ligado e uma segunda extremidade mais próxima da segunda extremidade do tubo flexível não ligado, a primeira extremidade da camisa sendo terminada em uma distância da primeira extremidade do tubo flexível não ligado, de preferência a segunda extremidade da camisa é terminada em uma distância da segunda extremidade do tubo flexível não ligado.
14. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o tubo flexível não ligado compreende uma primeira e uma segunda extremidade, a camisa e a cobertura isolada termicamente, respectivamente, tendo as primeiras extremidades mais próximas da primeira extremidade do tubo flexível não ligado e as segundas extremidades mais próximas da segunda extremidade do tubo flexível não ligado, a camisa se prolongando para além da primeira e da segunda extremidade da cobertura isolada termicamente, a camisa opcionalmente estendendo-se da primeira até a segunda extremidade do tubo flexível não ligado.
15. Tubo flexível não ligado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o tubo flexível não ligado compreende uma primeira e uma segunda extremidade, pelo menos uma da primeira e a segunda extremidade está conectada a um encaixe de extremidade de tal modo que uma ou mais das camadas do tubo flexível não ligado sejam independentemente fixadas ao encaixe de extremidade, a cobertura isolada termicamente não é fixada para fornecer uma conexão firme a dito encaixe de extremidade, de preferência a camisa não é fixado para fornecer uma conexão firme a dito encaixe de extremidade.
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