BR112014004429B1

BR112014004429B1 - arranjo de conector de barreira para uma tubulação de múltiplos tubos e tubulação de múltiplos tubos

Info

Publication number: BR112014004429B1
Application number: BR112014004429-5A
Authority: BR
Inventors: Brian Lynch; Dominique-Louis Delaporte; Henri Marie Louis Romazzotti; Eric Marc Alain Meyer
Original assignee: Technip France; Total S.A.
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2021-01-05
Also published as: GB2494180B; AP2014007485A0; CA2846458C; US20140241810A1; CA2846458A1; BR112014004429A2; GB201115163D0; GB2494180A; AU2012300587A1; EP2751373A1; WO2013030599A1; AU2012300587B2; EP2751373B1; US9175522B2

Abstract

ARRANJO DE CONECTOR PARA UMA TUBULAÇÃO SUBMARINA. Um arranjo de conector de barreira (20) para uma tubulação de múltiplos tubos (14) para uso em um ambiente submarino, a tubulação (14) compreendendo pelo menos um tubo interno (12) e um tubo externo (11) tendo um anel seco (13) entre os mesmos, e um ou mais cabos (50, 51) se estendendo ao longo do anel (13), o arranjo de conector (20) compreendendo: um alojamento externo (21) configurado para ser ligado ao tubo externo (11) para definir um alojamento interno seco com o anel (13); e uma ou mais câmaras de barreira secas (26, 27) que se estende através de e soldadas ao alojamento (21) para conectar um ou mais dos cabos (50, 51) na tubulação (14) com um ou mais cabos externos no ambiente submarino.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um arranjo de conector para uma tubulação de múltiplos tubos, tal como uma tubulação tubo-em-tubo (“pipe-in-pipe”) (PIP) ou uma tubulação submarina de feixes e, em particular, a um arranjo de conector de barreira parra conectar cabos em um anel entre tubos interno e externo a um conjunto externo, tal como, por exemplo, uma unidade de controle ou de suprimento.

[0002] Tubulações pipe-in-pipe, também conhecidas como tubulações PIP, são bem conhecidas na técnica e, geralmente, compreendem, com referência à figura 1 anexa da técnica anterior, um tubo externo 1 (ou “tubo portador”) e um tubo interno ou linha de fluxo 2 normalmente concêntrico ou coaxial. Um espaço anular “ou anel seco” é definido entre os tubos interno e externo. O tubo interno 2 é usado para transportar ou conduzir fluidos, tais como hidrocarbonetos, em particular, óleo e gás, entre dois ou mais locais estáticos e/ou móveis. Isto inclui conduzir fluidos entre embarcações, ou locais no leito do mar ou próximo a ele, tal como uma cabeça de óleo, em particular, uma cabeça de óleo remota, para uma instalação submarina e/ou para um riser em direção ao nível do mar e/ou diretamente para uma instalação onshore.

[0003] Tubulações de feixes são também bem conhecidas na técnica e geralmente compreendem um tubo externo (ou “tubo de revestimento”) e uma combinação de tubos internos, com espaço anular entre eles. As tubulações internas podem compreender pelo menos uma linha de fluxo usada para transportar ou conduzir fluidos, tais como hidrocarbonetos, em particular óleo e gás, entre duas ou mais localidades estáticas e/ou móveis. Outros tubos internos podem ser usados, mas sem limitação, para injeção de água, elevação a gás e injeção química. Cabos umbilicais também podem ser incluídos em uma tubulação de feixes.

[0004] É possível inserir cabos no anel seco criado entre esses vários tubos internos e externos. Cabos umbilicais são bem conhecidos para inserção com um sistema de tubulação de feixes, por exemplo, para controle e suprimento elétrico de estruturas remotas. Cabos de monitoramento, tais como, mas não de modo limitativo, fibras ópticas, também podem ser colocados no espaço anular entre os tubos internos e externos para prover monitoramento de um ou mais parâmetros, tais como, por exemplo, temperatura, pressão ou deformações.

[0005] Além disso, fluidos circulando ao longo de águas profundas ou longas linhas de fluxo tie-back podem sofrer uma significativa queda de temperatura, levando ao risco de tamponamento por hidrato e formação de cera, especialmente em fluxos de óleo e gás. Tubulações PIP e de feixes podem lidar com o problema de tamponamento por cera ou hidrato sem ter que acessar o interior da linha de fluxo interna. Aquecimento ativo é, tipicamente, implementado por um método conhecido como ‘aquecimento de traço’ (“trace heating”), por meio do que cabos elétricos, que podem ser arredondados ou chatos, são colocados no espaço anular entre os tubos internos e externos para prover calor para manter o nível de temperatura necessário do fluido no interior do tubo interno. Uma tubulação PIP com um arranjo de aquecimento de traço é também conhecida como tubulação ETH-PIP (tubo-em-tubo aquecido por traço eletricamente).

[0006] Para a finalidade da presente descrição, o termo cabos inclui todos os tipos de cabos alongados projetados para passar coaxialmente dentro de uma tubulação, sendo separados ou conectados a um ou mais tubos internos, e incluindo, mas não de modo limitativo, cabos umbilicais, ópticos, de aquecimento de traço ou elétricos.

[0007] Cabos no espaço anular de uma tubulação requerem conexão a um suprimento de energia ou de controle. Tipicamente, um sistema de alimentação submarino é arranjado ao longo da tubulação, incluindo conectores umbilicais de alimentação e, opcionalmente, um transformador submarino para o sistema de energia elétrica. O sistema de alimentação é, normalmente, conectado a uma unidade e controle de topo e, para aplicação de energia, a uma instalação de produção de energia elétrica.

[0008] Os cabos na tubulação são, tipicamente, conectados ao sistema de alimentação e a uma região de extremidade da tubulação cabeada, também chamada de uma terminação de extremidade de tubulação (PLET), via um arranjo e conector, que pode formar uma parte integral da PLET e atuar como o portal entre o sistema de cabo de tubulação e a unidade externa de energia ou controle. O arranjo de conector pode formar também uma parte integral de um T em linha ou conjunto de T em linha (PLT/ITA), caracteristicamente colocados em local de linha mediana da tubulação.

[0009] A finalidade do arranjo de conector é fazer a conexão entre os cabos e um arranjo de terminação de umbilical submarino (SUTA) do umbilical de alimentação submarino, ao mesmo tempo em que mantém uma barreira contra vazamento entre o ambiente submarino molhado hidrostático e o anel seco da tubulação na pressão atmosférica. A preservação da resistência a vazamentos do anel seco é de máxima importância neste arranjo, uma vez que as principais desvantagens associadas a junções de conector incluem baixos níveis de redundâncias associados à prevenção de vazamentos.

[0010] Até hoje, vedações elastoméricas são tipicamente usadas para vedar as conexões entre o anel seco e o ambiente molhado em arranjos de conector convencionais tal como o mostrado em GB2416016A. Entretanto, o desempenho de tais vedações a longo prazo tem sido questionado.

[0011] GB2416016B descreve um conector de linha média para aquecimento elétrico tubo-em-tubo ou pipe-in-pipe, baseado em forjamentos de corpo externo e corpo interno ligados para formar um único ‘conector’, tendo uma única área interna seca, e tendo bolsas de conexão pré-formadas com vedações elastoméricas. Como também com o uso apenas de vedações elastoméricas, os forjamentos também não são facilmente mutáveis para outras configurações, e o conector tem que ser inserido entre dois tubos internos e externos de uma tubulação PIP tendo apenas um sistema de aquecimento baseado em corrente elétrica.

[0012] É um objetivo da presente invenção prover um arranjo de conector aperfeiçoado para conectar cabos (de preferência, cabos elétricos ou ópticos) em um espaço anular entre tubos interno e externo de uma tubulação a um conjunto externo, tal como, por exemplo, uma fonte de alimentação, unidade de monitoramento ou unidade de controle.

[0013] Consequentemente, a presente invenção provê um arranjo de conector para um arranjo de conector de barreira para uma tubulação de múltiplos tubos para uso em um ambiente submarino, a tubulação compreendendo pelo menos um tubo interno e um tubo externo tendo um anel seco entre eles, e um ou mais cabos se estendendo ao longo do anel, o arranjo de conector compreendendo: um alojamento externo configurado para ser ligado ao tubo externo para definir um alojamento interno seco com o anel; e uma ou mais câmaras de barreira seca se estendendo através do alojamento para conectar um ou mais dos cabos na tubulação com um ou mais cabos externos no ambiente submarino.

[0014] Desse modo, a soldagem da(s) câmara(s) de barreira seca entre o ambiente submarino e o anel seco na tubulação aumenta a integridade, confiabilidade ou capacidade anti-vazamento do arranjo de conector. Isto assegura uma mitigação de caminho de vazamento primário robusta e confiável.

[0015] Opcionalmente, cada câmara de barreira seca inclui uma ou mais vedações elastoméricas entre elas. As vedações elastoméricas internas do conector poderiam ser usadas para o caminho de vazamento secundário para impedir um caminho de vazamento através do próprio conector, e constituem um efeito de ‘barreira dupla’ para impedir ingresso de água do mar.

[0016] Adicionalmente, o arranjo de condutor da presente invenção provê também duas áreas secas, uma área de alojamento interno seca e uma câmara seca. Geralmente, a(s) câmara(s) de barreira seca forma(m) a ‘barreira’ ou ‘transição’ principal entre o ambiente submarino ou molhado, e o alojamento interno seco.

[0017] Opcionalmente, o(s) cabo(s) compreende(m) pelo menos um do grupo compreendendo: cabo elétrico, óptico, umbilical, ou de aquecimento de traço, ou combinações dos mesmos, se estendendo em paralelo com pelo menos um dos tubos internos da tubulação, em particular ao longo do lado interno de um tubo interno de produção, tal como a tubulação (1) mostrada na figura 1. A figura 1 mostra um exemplo de um cabo óptico 5 e vários cabos elétricos 6 se estendendo de modo S-Z ao longo do tubo interno 2 para uma tubulação PIP, e o versado na técnica terá consciência de outros arranjos possíveis e similares de tais cabos para uma tubulação ETH-PIP, uma tubulação EH-PIP ou outras de tais tubulações.

[0018] De preferência, a tubulação tem cabos compreendendo pelo menos um cabo elétrico, óptico, umbilical, aquecimento de traço, e o arranjo de conector compreende pelo menos uma barreira de alojamento seco e uma câmara de barreira seca soldada. Mais preferencialmente, há uma câmara de barreira seca dedicada para cada cabo se estendendo dentro da tubulação.

[0019] O anel seco da tubulação pode ser total ou substancialmente um espaço anular tal como em muitos ou na maioria das tubulações PIP, ou total ou substancialmente preenchido com um ou mais materiais, tais como isolamento de materiais de fixação, ou uma combinação dos mesmos.

[0020] Em um modo de realização, a tubulação é uma tubulação PIP tendo um espaço anular como o anel entre tubos interno e externo, e o(s) cabo(s) compreende(m) pelo menos um cabo PIP.

[0021] Em outro modo de realização, a tubulação é uma tubulação de feixe tendo um tubo de revestimento como o tubo externo e uma combinação de tubos internos compreendendo pelo menos uma linha de fluxo de fluido.

[0022] Opcionalmente, todas as câmaras de barreira secas soldadas são total ou substancialmente paralelas à tubulação. Tal arranjo provê uma configuração conveniente para as câmaras de barreira seca no uso, para minimizar possível dano durante instalação de lançamento de tubos e uso, em particular durante a conexão a cabos submarinos, bem como, prover um método mais conveniente de fabricação do arranjo de conector conforme explicado abaixo, mais especialmente em uma forma modular capaz de se adaptar facilmente para acomodar diferentes números de câmaras de barreira seca para diferentes tubulações.

[0023] Alternativa ou adicionalmente, todas as câmaras de barreira seca são total ou substancialmente perpendiculares à tubulação.

[0024] A presente invenção pode incluir ainda a provisão de uma gaiola ou armação de segurança que pode ser provida ao redor do arranjo de conector, especialmente para ajudar no manuseio e/ou segurança do arranjo de conexão, particularmente durante instalação e uso.

[0025] O arranjo de conector da presente invenção pode prover um alojamento interno seco configurado para manter a pressão atmosférica em seu interior, ou manter uma pressão reduzida no mesmo, alternativamente com um sistema de compensação de pressão ou um vácuo. É uma vantagem da presente invenção ter tal pressão no alojamento interno seco, que permite o uso de fios simples e fácil entre as câmaras de barreira seca e os cabos, sem necessidade de uma adaptação significativa do alojamento de interior seco durante a fabricação.

[0026] Uma vez que a(s) câmara(s) de barreira seca se estende(m) através do alojamento do arranjo de conector, essas câmaras têm normalmente uma extremidade no ambiente submarino, como uma extremidade de ambiente submarino, e uma extremidade no alojamento, como uma extremidade de alojamento interno seco.

[0027] De preferência, a, ou cada, câmara de barreira seca compreende dois penetradores conjugáveis ou casáveis, um em cada extremidade de alojamento interno seco (assim, sendo um “penetrador interno”), e um em cada extremidade de ambiente submarino. Os penetradores conjugáveis podem ser secos ou molhados, com pelo menos o penetrador conjugável de extremidade de ambiente submarino sendo do tipo molhado.

[0028] Penetradores proveem um portal adequado através das extremidades da(s) câmara(s) de barreira, que podem permitir conexão direta para fios e conectores dos mesmos, ou que podem prover o alojamento para a conexão com tais fios ou conectores.

[0029] Esses penetradores podem incluir aqueles especificamente projetados ou adaptados como conectores elétricos ou conectores ópticos. Tais penetradores são bem conhecidos na técnica.

[0030] De acordo com outro modo de realização da presente invenção, a, ou cada, câmara de barreira seca pode compreender um penetrador conjugável seco em cada estrutura de alojamento interno seco (como o penetrador interno). Ou seja, através da extremidade da câmara de barreira seca dentro do alojamento. Fios de cabo (fio elétrico frio ou fios ópticos, por exemplo) podem ser usados para conexão entre cada penetrador conjugável seco e cada cabo.

[0031] O, ou cada, penetrador conjugável seco provê uma interface conveniente entre a câmara de barreira seca e o alojamento interno seco neste nível ‘intermediário’ entre o ambiente submarino e a tubulação, mais particularmente, o anel seco na tubulação. Isto aumenta a integridade do arranjo de conector da presente invenção.

[0032] Adicionalmente a, ou cada, câmara de barreira seca compreende, de preferência, um penetrador conjugável molhado em cada extremidade de ambiente submarino. Ou seja, através da extremidade da câmara de barreira seca fora do alojamento externo e se estendendo para o ambiente submarino.

[0033] De acordo com outro modo de realização da presente invenção, uma ou mais das câmaras de barreira secas compreendem condutos de pressão balanceada. Isto ajuda a mudança de pressão entre o ambiente submarino e a pressão dentro do alojamento interno seco, de preferência ficando à pressão atmosférica ou abaixo dela. Embora tais condutos possam ser carregados com óleo a pressão balanceada, essas câmaras de barreira ficam ainda “secas”, no sentido de prover uma barreira contra entrada de água no arranjo de conector no ambiente submarino, ou seja, a água a alta pressão do mar circundante.

[0034] Os condutos podem prover o caminho relevante de conexão ou caminho de condução entre penetradores, entre cada extremidade da câmara de barreira seca.

[0035] Opcionalmente, o arranjo de conector da presente invenção compreende ainda uma placa estabilizadora (“stab plate”) de ambiente submarino tendo um ou mais conectores conjugáveis molhados. Esta placa estabilizadora pode ser separada do alojamento de conector, mas é, de preferência, associada, mais preferencialmente, direta ou indiretamente conectada ou, de outro modo, unida conjuntamente ao arranjo de conector.

[0036] A placa estabilizadora de ambiente submarino provê uma interface ou porta conveniente para um umbilical submarino provendo eletricidade etc., em particular, a terminação umbilical submarina, a qual ele poderia ser diretamente fixado. A placa estabilizadora compreende, então, um ou mais conectores conjugáveis molhados, de preferência, fios volantes, entre cada conector conjugável molhado da placa estabilizadora e cada câmara de barreira seca. Fios volantes são bem conhecidos na técnica, e podem ser facilmente substituídos caso o fio falhe devido a conexões repetidas. Isto também minimiza o trabalho necessário para instalar e/ou reparar conexões entre uma terminação umbilical submarina e o arranjo de conector, geralmente por um ROV, no uso.

[0037] O alojamento externo pode ter qualquer tamanho, forma ou projeto. Opcionalmente, o alojamento externo é adaptado para receber o tubo externo da tubulação. O alojamento externo pode ser soldável ao mesmo e poderia formar uma câmara anular ao redor da parte da tubulação dentro da mesma. Opcionalmente, o alojamento externo é adaptado para se estender radialmente do duto interno do mesmo. O alojamento externo pode ser soldável e poderia formar uma câmara se projetando da tubulação dentro da mesma.

[0038] Potencialmente, o alojamento externo é total ou substancialmente cilíndrico, elíptico ou em forma de barril. De preferência, o alojamento externo compreende uma ou mais paredes de extremidade e uma parede intermediária, e a(s) câmara(s) de barreira seca soldada(s) arranjada(s) através de uma ou ambas as paredes de extremidade.

[0039] Embora as paredes de extremidade possam ter qualquer tamanho, forma ou projeto, elas são geralmente total ou substancialmente planas. As câmaras de barreira secas podem ser arranjadas em um padrão adequado, opcionalmente circular, mas não de modo limitativo, ao redor e através de uma ou mais paredes de extremidade.

[0040] É uma vantagem particular da presente invenção que a(s) câmara(s) de barreira seca possa(m) ser provida(s) como dispositivos separados ou unidades, e o alojamento externo, como a parede de extremidade do alojamento externo, pode ser facilmente adaptado para acomodar o número de câmaras de barreira secas necessário.

[0041] Em um modo de realização da presente invenção, orifícios ou furos adequados podem ser formados em uma parede de extremidade durante a fabricação, inclusive antes de sua inclusão com outras peças para formar o alojamento o arranjo de conector, através do qual as câmaras de barreira secas podem ser simplesmente, então, inseridas e, subsequentemente, soldadas às mesmas usando um processo de soldagem bem controlado, especialmente onshore.

[0042] Em um modo de realização alternativo, uma ou mais das câmaras de barreira secas compreende partes interna e externa soldadas separadamente ao alojamento externo. Opcionalmente, o alojamento externo é, pelo menos, formado de uma parede de extremidade compreendendo um número de orifícios formados antes da formação do alojamento externo, e pelo menos uma câmara de barreira seca é formada de partes interna e externa soldadas alinhadas a cada lado de um orifício para formar uma câmara de barreira seca.

[0043] A parte interna poderia ser alinhada primeiro, soldada a ponto e completada com solda depositada. Em um segundo instante, a operação é repetida com a parede externa da câmara seca satisfazendo várias limitações de temperatura potenciais de penetradores conjugáveis ou condutos de conector.

[0044] A ordem em que essas câmaras de barreira secas são soldadas a uma ou outra parede de extremidade é orientada pelo padrão e arranjo de câmaras secas.

[0045] Pela soldagem, testes não destrutivos adequados podem ser executados para assegurar uma conexão correta com parede(s) de extremidade de alojamento externa(s). Tais testes podem ser facilmente executados onshore. Uma fase de testes é claramente altamente desejável e pode ser crítica para assegurar a integridade do arranjo de barreira.

[0046] A soldagem das câmaras de barreira secas forma a primeira “barreira” ou “transição” provida pela presente invenção entre o mar ou ambiente molhado, e o alojamento interno seco. Este é o caminho de vazamento primário. No interior dos conectores, o uso de vedações elastoméricas pode prover um arranjo de “barreira dupla”, para impedir um caminho de vazamento, para impedir um caminho de vazamento através do conector. Este é um caminho de vazamento secundário. Para mitigar ambos os caminhos de vazamento primário e secundário para o arranjo de conector, a presente invenção provê uma câmara seca ‘dupla’ ou arranjo de câmara seca dupla contra qualquer dano à tubulação por qualquer vazamento proveniente do mar.

[0047] Um modo de realização preferido da presente invenção é um arranjo de conector compreendendo: pelo menos uma câmara de barreira seca elétrica, de aquecimento de traço elétrico, óptica ou umbilical; o alojamento externo tendo forma de barril com duas paredes de extremidade, as câmaras de barreira secas sendo arranjadas radialmente ao redor e através de uma ou mais das paredes de extremidade, e sendo soldadas às mesmas; todas as câmaras de barreira secas são condutos de pressão balanceada, e tendo um penetrador conjugável em cada extremidade da câmara seca, com o penetrador de extremidade de ambiente submarino sendo um penetrador conjugável molhado; e fios (pelo menos um fio elétrico frio e uma extremidade de fio óptico) entre cada penetrador conjugável de extremidade de alojamento interno seco e cada cabo PIP.

[0048] Outro modo de realização preferido da presente invenção é um arranjo de conector compreendendo: pelo menos uma câmara de barreira seca elétrica, de aquecimento de traço elétrico, óptica ou umbilical; o alojamento externo tendo forma cilíndrica com uma parede de extremidade se projetando do tubo externo, a(s) câmara(s) de barreira seca sendo arranjada(s) transversalmente e através da parede extremidade, e sendo soldada(s) à parede de extremidade; em que todas as câmaras de barreira secas são condutos de pressão balanceada ou balanceados em pressão, e todas as câmaras de barreira secas têm um penetrador conjugável em cada extremidade da câmara de barreira seca, com um penetrador de extremidade de ambiente submarino sendo um penetrador conjugável molhado; e fios (pelo menos um fio elétrico frio e extremidade de fio óptico) entre cada penetrador conjugável de extremidade de alojamento interno seco e cada cabo.

[0049] Em outro aspecto da presente invenção, é provida uma tubulação como definida aqui, compreendendo um ou mais arranjos de conector conforme descrito.

[0050] Opcionalmente, a tubulação é uma tubulação tubo-em-tubo (PIP) para uso em um ambiente submarino, tal tubulação PIP sendo conforme definida aqui, ou seja, compreendendo pelo menos tubos interno e externo tendo um espaço anular entre eles, e um ou mais cabos PIP se estendendo ao longo do espaço anular.

[0051] Alternativamente, a tubulação é uma tubulação de feixe tendo um tubo de revestimento externo e uma combinação de tubos internos conforme descrito aqui.

[0052] Vantajosamente, o alojamento de um arranjo de conector da tubulação é soldado ao tubo externo para formar uma câmara vedada entre o lado interno do alojamento externo e o lado externo do tubo externo.

[0053] De preferência, o arranjo de conector é provido em uma porção de extremidade da tubulação, por exemplo, uma porção de terminação de extremidade de tubulação (PLET). Deve ser notado que, em uma tubulação contínua, uma ou mais porções PLET podem estar presentes ao longo da tubulação. Deve ser notado ainda que o arranjo de conector pode ser provido em uma posição de linha média dentro da tubulação, por exemplo, em um local de T em linha.

[0054] Geralmente, uma tubulação é formada de um número de trechos ou seções de tubulação, comumente, mas não limitado a, cada um ter seções de tubulação interna e externa de mesmo ou comprimento similar. A natureza e as dimensões e outros parâmetros das seções de tubulação interna e externa podem diferir, geralmente devido a finalidades diferentes, conforme bem conhecido na técnica.

[0055] Tubulações submarinas, formadas de múltiplas seções, podem ser relativamente curtas, tal como abaixo de 1 km de comprimento, ou podem ter vários quilômetros ou ainda mais compridos.

[0056] De preferência, a tubulação é enrolável ou rebocável. Opcionalmente, a tubulação pode ser instalada por qualquer método de lançamento de tubo, conhecido pelo versado na técnica.

[0057] De preferência, a tubulação e o arranjo de conector são montados acima do mar, preferivelmente onshore ou em uma embarcação.

[0058] A presente invenção provê ainda um método de colocação de uma tubulação, a tubulação compreendendo pelo menos tubos interno e externo tendo um anel entre os mesmos, e um ou mais cabos se estendendo ao longo do espaço anular, a tubulação sendo montada com um arranjo de conector como descrito aqui, compreendendo pelo menos as etapas de: a) prover uma tubulação montada com um arranjo de conector conforme descrito aqui; b) instalar a tubulação em um ambiente marinho; e c) conectar o arranjo de conector a um arranjo de terminação de umbilical submarino (SUTA) de um umbilical de potência.

[0059] Modos de realização da presente invenção serão descritos agora apenas como exemplos, com referência aos desenhos anexos, nos quais: A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma extensão de uma tubulação PIP da técnica anterior; A figura 2 é uma seção transversal lateral esquemática de um primeiro arranjo de conector da presente invenção montado com uma tubulação PIP; A figura 3 é uma vista em perspectiva esquemática parcialmente recortada de um segundo arranjo de conector; A figura 3a é uma vista em perspectiva esquemática parcialmente recortada de uma variação de um terceiro arranjo de conector; A figura 4 é uma vista em perspectiva esquemática parcialmente recortada de outro arranjo de conector; A figura 5 é uma perspectiva esquemática de uma parede lateral de um alojamento e primeiras câmaras de barreira secas sendo conectadas à mesma na figura 4; A figura 5a é uma perspectiva de uma parede lateral de um alojamento e segundas câmaras de barreira secas sendo conectadas à mesma na figura 4a; As figuras 6 e 7 são vistas em perspectiva esquemáticas e parcialmente recortadas de, respectivamente, duas primeiras câmaras de barreira secas, uma para conexão elétrica e uma para conexão óptica, da figura 5; As figuras 6a e 7a são vistas em perspectiva esquemáticas e parcialmente recortadas de, respectivamente, duas segundas câmaras de barreira secas, uma para conexão elétrica e uma para conexão óptica, da figura 5a; A figura 8 é uma ilustração esquemática de uma conexão entre uma câmara de barreira seca de qualquer das figuras 2-7a e um arranjo de terminação de umbilical submarino (SUTA) de um umbilical de potência; e A figura 9 é uma perspectiva esquemática de outro arranjo de conector.

[0060] Com referência aos desenhos, a figura 1 já foi descrita.

[0061] A figura 2 mostra um primeiro arranjo de conector 20 da invenção. O arranjo de conector 20 é projetado para uso em conjunto com uma tubulação de tubo-em-tubo (PIP) 14 para colocação e uso em um ambiente submarino 18. Tal tubulação PIP 14 pode compreender pelo menos um tubo interno 12 e um tubo externo 11, tendo um espaço anular 13 entre os mesmos, e um ou mais cabos (não mostrados na figura 2) se estendendo ao longo do lado externo do(s) tubo(s) interno(s) 12. Mais tipicamente, os cabos incluem cabos elétricos para aquecimento de traço elétrico do fluido no interior do tubo interno 12 e cabos ópticos para coletar vários dados, por exemplo, temperatura. Deve, entretanto, ser notado que a invenção não está limitada ao uso com cabos elétricos ou ópticos apenas, mas é aplicável a qualquer cabo a ser inserido dentro do anel de uma tubulação PIP ou de feixe.

[0062] O primeiro arranjo de conector 20 compreende um alojamento externo geralmente cilíndrico 21 tendo uma parede circundante ou intermediária 25 e um par de paredes de extremidade 23 que faceiam em uma direção axial ao longo da tubulação PIP 14. No uso, o alojamento externo 21 é ligado, de preferência, por soldagem, ao tubo externo 11 da tubulação PIP 14. Quando assim ligado ao tubo externo 11, o alojamento externo 21 pode circundar o tubo externo 11 para definir um alojamento interno seco anular 22 entre o exterior do tubo externo 11 e o alojamento externo 21. O alojamento interno seco 22 é configurado para permanecer à pressão atmosférica em uso.

[0063] As paredes de extremidade 23 têm orifícios de tubulação PIP (explicado em mais detalhe abaixo, em relação às figuras 5 e 5a) adaptados para receber o tubo externo 11 através dos mesmos antes de o alojamento externo 21 ser conectado, de modo vedado, ao tubo externo 11.

[0064] As paredes de extremidade 23 são adaptadas para receber de modo vedado ou ter localizadas sobre as mesmas, primeiras e segundas câmaras de barreira secas 26, 27 através das mesmas, como também explicado em mais detalhe em relação às figuras 5 e 5a. As primeiras câmaras de barreira secas 26 são para conexão elétrica, e as segundas câmaras de barreira secas 27 são para conexão óptica. As câmaras de barreira secas 26, 27 são soldadas ao alojamento externo 21, obtendo, desse modo, simultaneamente um ajuste rígido e uma conexão vedada confiavelmente testada e robusta com o alojamento externo 21.

[0065] Cada câmara de barreira seca 26, 27 tem respectivos primeiros penetradores conjugáveis internos ou secos 31, 33 em cada extremidade de alojamento interno seco, e segundos penetradores conjugáveis molhados 32, 34 em cada extremidade de ambiente submarino. Os primeiro e segundo penetradores 31- 34 têm conectores em cada extremidade para o conduto relevante elétrico ou óptico através dos penetradores 31-34.

[0066] Os primeiros penetradores secos 31, 33 são alimentados através das extremidades das câmaras de barreira secas 276, 27, de modo que um conector 31b, 33b (ver figuras 6 e 7) seja posicionado no alojamento interno seco 22 do alojamento externo 21. Os segundos penetradores molhados 32, 34 são alimentados através das outras extremidades das câmaras de barreira secas 26, 27, de modo que os conectores associados 32a, 34a (ver figuras 6 e 7) sejam posicionados nas câmaras de barreira secas 27, 27, e outros conectores 32b, 34b sejam posicionados fora do alojamento externo 21 e no ambiente submarino 18.

[0067] O número de câmaras de barreira seca 26, 27 provido é conforme necessário, dependendo do número necessário de conexões, e qualquer nível necessário de redundância, possivelmente suprido por uma ou mais câmaras de barreira simulada.

[0068] Cabos de fios frios 50 e pontas de fibra óptica 51 conectam, respectivamente, os conectores 31a, 33a em suas extremidades dos penetradores secos 31 e 33 aos cabos elétricos e cabos ópticos na tubulação PIP 14 através de um ou mais furos (não mostrados na figura 2) no tubo externo 11.

[0069] Os conectores 32a, 34a dos segundos penetradores 32, 34 no interior da câmara de barreira seca 26, 27 são conectores conjugáveis secos, enquanto os conectores 32b, 34b do segundo penetrador 32, 34 fora do alojamento 21 são conectores conjugáveis molhados.

[0070] Os conectores nas extremidades opostas dos primeiros penetradores secos 31, 33, ou seja, no interior do alojamento externo 21 e no alojamento interno seco 22, são conectores conjugáveis secos.

[0071] As primeira e segunda câmaras de barreira secas 26, 27 são montadas no alojamento externo 21 e através das paredes de extremidade 23 de modo a se estenderem paralelas ou axialmente ao eixo longitudinal de uma tubulação PIP 14. O alojamento externo 21 compreende também um eixo longitudinal paralelo ao eixo longitudinal de uma tubulação PIP 14 quando o alojamento externo 21 é montado no tubo externo 11 e, consequentemente, as câmaras de barreira secas 26, 27 também são paralelas ao eixo longitudinal do alojamento externo 21.

[0072] As câmaras de barreira secas 26, 27 são também arranjadas nas paredes laterais 23 do alojamento externo 21 radialmente em relação ao eixo longitudinal do alojamento 21, minimizando, desse modo, o espaço ocupado pelo arranjo de conector 20 adjacente à tubulação PIP 14.

[0073] A figura 3 mostra um segundo arranjo de conector 20a da presente invenção. O arranjo de conector 20a é projetado para uso em conjunto com uma tubulação tubo-em-tubo (PIP) 14a para um ambiente submarino. Tal tubulação PIP 14a pode compreender um tubo interno 12a e um tubo externo 11a, tendo um espaço anular 13a entre os mesmos, e um ou mais cabos elétricos 15 se estendendo ao longo do exterior do tubo interno 12a para aquecimento de traço elétrico do fluido no interior do tubo interno 12a, e um cabo óptico 16 para coletar vários dados, por exemplo, temperatura.

[0074] O segundo arranjo de conector 20a novamente compreende um alojamento externo geralmente cilíndrico 21a tendo uma parede circundante 25a e um par de paredes de extremidade 23a que se faceiam em uma direção axial paralela à tubulação PIP 14a. O alojamento externo 21a define um alojamento interno seco 22a entre o tubo interno 12a e o tubo externo 21a.

[0075] As paredes de extremidade 23a do alojamento 21a são adaptadas para receber de modo vedado um número desejado de terceiras câmaras de barreira secas 40 através das mesmas, uma ou mais para conexão elétrica, e uma ou mais para conexão óptica. As câmaras de barreira secas 40 são soldadas ao alojamento externo 21a obtendo simultaneamente, desse modo, um ajuste rígido e uma conexão vedada confiavelmente testada e robusta com o alojamento externo 21a.

[0076] Cabos de fio frio e pontas de fibra óptica 51a conectam penetradores (não mostrados) nas extremidades de alojamento interno seco das terceiras câmaras de barreira secas 40 com os cabos elétricos 15 e cabo óptico 16.

[0077] Um colar de suporte 41 é localizado entre o tubo interno 12a e o tubo externo 11a para prover espaçamento entre os mesmos e, opcionalmente, formar uma barreira contra água ao longo do espaço anular 13a, formando, assim, um interior seco em conjunto com o alojamento interno seco 22a.

[0078] A figura 3a mostra um terceiro arranjo de conector 20c muito similar ao segundo arranjo de conector 20a mostrado na figura 3, com câmaras de barreira secas 40b agora se estendendo através de cada parede de extremidade 23a.

[0079] A figura 4 mostra outro arranjo de conector 20b da presente invenção. O arranjo de conector 20b é projetado para uso em conjunto com uma tubulação tubo- em-tubo (PIP) para colocação em um ambiente submarino, tendo um tubo interno 12b e um tubo externo 11b, um espaço anular entre os mesmos, e um ou mais cabos elétricos se estendendo ao longo do lado externo do tubo interno 12b, e um cabo óptico.

[0080] O arranjo de conector 20b compreende um alojamento externo em barril ou cilíndrico 21b tendo uma parede circundante 25b (não mostrada na figura) e um par de paredes de extremidade 23b. O alojamento externo 21b define um alojamento interno seco anular 22b entre o tubo externo 11b dentro do arranjo de conector 20b, e o alojamento externo 21b.

[0081] As paredes de extremidade 23b são adaptadas para receber de modo vedado as quarta e quinta câmaras de barreira secas 41, 42 através das mesmas, uma ou mais para conexão elétrica 41, e uma ou mais para conexão óptica 42. As câmaras de barreira secas 41, 42 são soldadas ao alojamento 21b, obtendo simultaneamente, desse modo, um ajuste rígido e uma conexão vedada confiavelmente testada e robusta com o alojamento externo 21b, como melhor mostrado na figura 5.

[0082] A figura 4 mostra ainda um orifício ou abertura adequado 43 através do qual fios ou conectores das câmaras de barreira secas 341, 42 podem ser passados através do tubo externo 11b para conexão aos cabos elétricos e ópticos no tubo interno 12b.

[0083] A figura 4a mostra ainda outro arranjo de conector 20e muito similar ao arranjo de conector 20c mostrado na figura 3a, com câmaras de barreira secas 41a, 42b se estendendo agora através de cada parede de extremidade 23a, e formado por soldagem de partes de câmara de barreira seca em cada lado de cada parede de extremidade 23a, como explicado em mais detalhe em relação às figuras 5a, 6a e 7a.

[0084] A figura 5 mostra montagem de uma parede de extremidade 23b do arranjo de conector 20b. Um orifício 44 é formado na parede de extremidade 23b para passagem do tubo externo 11b (não mostrado) da tubulação PIP através da mesma para fixação.

[0085] Outros orifícios 45 são formados de uma maneira radial e curva entre o orifício do tubo externo 44 e a borda da parede de extremidade 23b. As quarta e quinta câmaras de barreira secas 41, 42 podem ser inseridas nos outros orifícios 45 de modo que uma extremidade das quarta e quinta câmaras de barreira secas 41, 42 seja posicionada no exterior do alojamento externo 21b (uma vez formado), e a outra extremidade seja posicionada no exterior do tubo externo 11b, mas dentro do alojamento interno seco 22b do alojamento externo 21b. As quarta e quinta câmaras de barreira secas 41, 42 podem, então, ser soldadas à parede de extremidade 23b. O alojamento externo 21b pode ser soldado ao tubo externo 11b antes ou após a soldagem das quarta e quinta câmaras de barreira secas 41, 42, para formar a câmara anular 22b.

[0086] A figura 5a mostra montagem de uma parede de extremidade 23b do arranjo de conector 20c ou 20e. Novamente, um orifício 44 é formado na parede de extremidade 23b para passagem do tubo externo 11b (não mostrado) da tubulação PIP através da mesma para fixação.

[0087] Outros orifícios 45 são formados, de preferência, de maneira radial e curva entre o orifício de tubo externo 44 e a borda da parede de extremidade 43b. Cada câmara de barreira seca 41a, 42a é formada e duas partes, uma parte interna 41d, 42d e uma parte externa 41e, 42e, mostradas com mais detalhe nas figuras 6a e 7a. A figura 5a mostra as partes externas 41c, 42c soldadas à parede externa 23b em um lado dos orifícios 45, com penetradores conjugáveis molhados 32 se estendendo dos mesmos, e essas soldas são facilmente testáveis antes do uso para assegurar um ajuste rígido e prevenção de vazamento.

[0088] Conforme mostrado nas figuras 6 e 7, as quarta e quinta câmaras de barreira secas 41, 42 mostradas na figura 5, selecionadas apenas como exemplos, compreendem, cada uma, um alojamento de penetrador 41a, 42a definindo uma câmara seca interna 41b, 42b e contendo um conduto 41c, 42c. Cada câmara de barreira seca 41, 42 tem respectivos primeiros penetradores conjugáveis secos 31, 33 em cada extremidade de alojamento interno seco, e segundos penetradores conjugáveis molhados 32, 34 em cada extremidade de ambiente submarino. Os primeiro e segundo penetradores 31-34 têm conectores 31-34a em cada extremidade para o conduto relevante elétrico ou óptico através dos penetradores 31-34.

[0089] Nas figuras 6a e 7a, cada câmara de barreira seca 41, 42 é feita de duas partes: uma interna (41d, 42d) e uma externa (41e, 42e). Cada parte é soldada separadamente em cada lado da parede de extremidade de alojamento 23b (mostrada parcialmente) para completar a provisão das câmaras de barreira secas 41, 42.

[0090] A figura 6a mostra também um exemplo de uma vedação elastomérica 46 que poderia ser adicionada ao interior da câmara de barreira seca 41 por trás do conector 31b para prover um caminho de vazamento secundário para impedir um caminho de vazamento através da própria câmara de barreira seca e, desse modo, constituir um efeito de ‘barreira dupla’ para impedir ingresso de água do mar. Outras vedações elastoméricas poderiam ser adicionadas a outros conectores para aumentar este efeito.

[0091] Os condutos de pressão balanceada 41c, 42c alojam conectores que conectam os conectores de extremidade 31b, 33b, 32a, 34a das câmaras de barreira secas 41, 42 no interior das, de outro modo, câmaras secas 41b, 42b.

[0092] A figura 9 mostra outro arranjo de conector 100 da presente invenção. O arranjo de conector 100 é projetado para uso em conjunto com uma tubulação tubo- em-tubo (PIP) 14 para colocação e uso em um ambiente submarino 18. Tal tubulação PIP 14 pode compreender pelo menos um tubo interno 12 e um tubo externo 11 com um espaço anular 13 entre eles, e um ou mais cabos se estendendo ao longo do exterior do(s) tubo(s) interno(s) 12 (tubo interno 12, espaço anular 13 e cabos não mostrados na figura 9). Os cabos podem incluir cabos elétricos para aquecimento de traço elétrico do fluido no interior do tubo interno 12, cabos ópticos para coletar vários dados, por exemplo, temperatura, cabos de potência elétrica para suprir energia a sistemas remotos, bem como, cabos umbilicais para várias finalidades.

[0093] O arranjo de conector 100 compreende um alojamento externo alongado 101 com dois alojamentos verticais geralmente cilíndricos 101 (a&b) tendo, cada um, parede de extremidade 102(a&b), que se faceiam em uma direção radial ao longo da tubulação PIP 14. No uso, o alojamento externo 101 é soldado ao tubo externo 11 da tubulação PIP 14 ou constitui um componente de tubulação forjado soldado à tubulação PIP 14. Quando assim ligado ao tubo externo 11, o alojamento externo 101 define um alojamento interno seco projetante (não mostrado na figura) entre o tubo externo 11 e o alojamento externo 101. O alojamento interno seco é configurado para permanecer à pressão atmosférica no uso, ou abaixo, ou seja, vácuo.

[0094] As paredes de extremidade verticais 102a,b são adaptadas para receber de modo vedado (ou ter soldadas a cada lado) primeira e segunda câmaras de barreira secas 104 através das mesmas. As câmaras de barreira secas 104 são, portanto, soldadas ao alojamento 101, obtendo simultaneamente, desse modo, um ajuste rígido e uma conexão vedada confiavelmente testada e robusta com o alojamento 101.

[0095] Os arranjos de conector mostrados nas figuras podem ser providos em uma porção de extremidade da tubulação, por exemplo, porção de terminação de extremidade de tubulação (PLET). Deve ser apreciado que, em uma tubulação contínua, uma ou mais porções PLET podem estar presentes ao longo da tubulação. Localização na ILT/ITA é também aplicável a este arranjo.

[0096] A montagem da tubulação e dos arranjos de conector também pode ser realizada onshore ou em uma embarcação.

[0097] Na prática, uma tubulação montada com um arranjo de conector é instalada em um ambiente marinho; e o arranjo de conector é conectado a um arranjo de terminação de umbilical submarino (SUTA) de um umbilical submarino. De modo a conectar o SUTA, tipicamente, como ilustrado na figura 8, os conectores conjugáveis molhados 32b, 34b das câmaras de barreira secas 26, 27, 40, 41, 42 (apenas uma mostrada) são, primeiro, conectadas a uma placa estabilizadora 80 via séries de conectores conjugáveis molhados 60 adicionais (um mostrado) e fios volantes 65 (um mostrado). Sobre o outro lado da placa estabilizadora 80, outra série de conectores conjugáveis molhados 60a e fios volantes 65a levam ao SUTA 90.

[0098] Várias modificações e variações aos modos de realização descritos da invenção serão evidentes aqueles versados na técnica sem se afastar do escopo da invenção como aqui definido. Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com modos de realização preferidos específicos, deve ser entendido que a invenção, como definida aqui, não deve ser indevidamente limitada a tais modos de realização específicos.

Claims

1. Arranjo de conector de barreira (20a) para uma tubulação de múltiplos tubos para uso em um ambiente submarino (18), a tubulação compreendendo pelo menos um tubo interno (12a) e um tubo externo (11a) ao redor do ou de cada tubo interno e tendo um anel seco (13a) entre os mesmos, e pelo menos um cabo (15, 16) se estendendo ao longo do anel, o arranjo de conector de barreira compreendendo: um alojamento externo (21a) compreendendo uma ou mais paredes de extremidade (23a) e uma parede intermediária (25a), e configurado para ser ligado ao tubo externo para definir um alojamento interno seco (22a) em comunicação com o anel; o arranjo de conector de barreira sendo caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos uma câmara de barreira seca (40) que se estende através de e soldada a uma parede de extremidade do alojamento externo para conectar pelo menos um cabo na tubulação com pelo menos um cabo externo no ambiente submarino.

2. Arranjo de conector (20a), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ou cada cabo compreende pelo menos um do grupo compreendendo: cabos elétricos (15), de fita de aquecimento (15), ópticos (16) ou umbilicais, e combinações dos mesmos, estendendo-se em paralelo com pelo menos um do tubo interno (12a) da tubulação.

3. Arranjo de conector (20a), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a tubulação é uma tubulação (14a) tubo-em-tubo (PIP) tendo um espaço anular (13a) como o anel entre o tubo interno (12a) e o tubo externo (11a), e o ou cada cabo compreende pelo menos um cabo PIP.

4. Arranjo de conector (20a), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a tubulação é uma tubulação de feixes tendo um tubo de revestimento como o tubo externo e uma combinação de tubos internos que compreendem pelo menos uma linha de fluxo de fluido.

5. Arranjo de conector (20a), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que cada câmara de barreira seca (40) inclui uma ou mais vedações elastoméricas (46) no seu interior.

6. Arranjo de conector (20a), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o alojamento interno seco (22a) é configurado para manter um do grupo compreendendo: uma pressão atmosférica, uma pressão reduzida, uma pressão compensada, e um vácuo.

7. Arranjo de conector (20a), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a ou cada câmara de barreira seca (40) compreende um penetrador conjugável interno (31, 33) em cada extremidade de alojamento interno seco dentro do alojamento (22a), e um penetrador conjugável molhado (32, 34) em cada extremidade de ambiente submarino.

8. Arranjo de conector (20a), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que uma ou mais das câmaras de barreira secas compreendem partes internas (41d, 42d) e externas (41e, 42e) soldadas separadamente ao alojamento externo (21a).

9. Arranjo de conector (20a), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que uma ou mais das câmaras de barreira secas (40) compreendem um conduto balanceado em pressão (41c, 42c).

10. Arranjo de conector (20a), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma placa estabilizadora (80) de ambiente submarino tendo um ou mais conectores conjugáveis molhados (60, 60a).

11. Arranjo de conector (20a), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende um fio volante (65, 65a) entre cada conector conjugável molhado (60, 60a) da placa estabilizadora (80) e cada câmara de barreira seca (40).

12. Arranjo de conector (20a), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o alojamento externo (21a) é pelo menos formado a partir de uma parede de extremidade (23a) compreendendo um número de aberturas (45) formadas antes da formação do alojamento externo, através das quais a ou cada câmara de barreira seca pode ser inserida.

13. Arranjo de conector (20a), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o alojamento externo (21a) é pelo menos formado a partir de uma parede de extremidade (23a) que compreende um número de aberturas (45) formadas antes da formação do alojamento externo, e pelo menos uma câmara de barreira seca das uma ou mais câmaras de barreira secas (40) é formada de partes internas e externas (41d, 42d, 41e, 42e) soldadas em linha a cada lado de uma abertura para formar cada tal câmara de barreira seca.

14. Arranjo de conector (20a), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos duas, opcionalmente quatro, câmaras de barreira secas de aquecimento elétrico (40); pelo menos uma, opcionalmente duas, câmaras de barreira secas ópticas; o alojamento externo (21a) sendo em forma de barril com duas paredes de extremidade (23a) e uma parede intermediária (25), as câmaras de barreira secas sendo dispostas radialmente em torno de e através de uma ou mais das paredes de extremidade, e sendo soldadas às uma ou mais paredes de extremidade; todas as câmaras de barreira secas compreendendo condutos balanceados em pressão, e todas as câmaras de barreira secas tendo um penetrador conjugável molhado (32, 34) em cada extremidade de ambiente submarino, e um penetrador conjugável interno (31, 33) em cada extremidade de alojamento interno seco dentro do alojamento externo; e fios (50a) entre cada penetrador conjugável interno e cada cabo.

15. Tubulação de múltiplos tubos, como definida na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um ou mais arranjos de conector (20a) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14.

16. Tubulação de múltiplos tubos, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de ser uma tubulação PIP (14a).

17. Tubulação de múltiplos tubos, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de ser uma tubulação de feixes.