BR112014018722B1 - Limitadores para estruturas fixadas a torres de coluna de ascensão híbrida - Google Patents

Abstract

limitadores para estruturas fixadas a torres de coluna de ascensão híbrida. a presente invenção refere-se a um tubo revestido ou enluvado para uma torre de coluna de ascensão híbrida que possui pelo menos uma estrutura limitadora que é parte integrante de ou fixada a um revestimento externo ou luva de um tubo. a estrutura limitadora é disposta para restringir o movimento ao longo do tubo de uma estrutura fixada ao tubo, tal como uma estrutura-guia.

Description

[001] A presente invenção refere-se a colunas de ascensão submarinas utilizadas na indústria de petróleo e gás para o transporte de fluidos do poço a partir do fundo do mar para uma instalação de superfície, tal como uma embarcação FPSO ou uma plataforma. A invenção refere-se, particularmente, a torres de coluna de ascensão híbrida e, mais particularmente, a limitadores para estruturas-guias ou outras estruturas fixadas a torres de coluna de ascensão híbrida.

[002] Os sistemas de coluna de ascensão híbrida já são conhecidos há muitos anos no desenvolvimento de campos de águas profundas e ultraprofundas. Eles compreendem um suporte de coluna de ascensão submarina que se estende a partir de uma ancora de fundo do mar para uma extremidade superior mantida de modo flutuante em águas intermediárias, a uma profundidade abaixo da influência provável da ação de ondas. Uma profundidade de 70m a 250m é típica para este fim, mas esta pode variar de acordo com as condições de mar esperadas em uma localização particular.

[003] Um exemplo de um sistema de coluna de ascensão híbrida é uma torre de coluna de ascensão híbrida ou ‘HRT’, usado, por exemplo, nos complexos dos campos de Girassol e Greater Plutônio que se estendem em aproximadamente 1200m a 1500m de água ao largo de Angola. Uma HRT é articuladamente fixada à sua âncora e é mantida em tensão por um tanque de flutuação na sua extremidade superior. Tubos de coluna de ascensão se prolongam para cima a partir do fundo do mar para a região da extremidade superior do suporte de coluna de ascensão, como um feixe de tubos vertical de tubos geralmente paralelos definindo uma coluna de coluna de ascensão. A flutuabilidade do tanque de flutuação é tipicamente suplementada por módulos de flutuação distribuídos ao longo da coluna de coluna de as- censão.

[004] Tubos flexíveis em ponte suspensos como catenárias estendem-se desde a extremidade superior da coluna de coluna de ascensão para uma embarcação FPSO ou outra instalação de superfície. Os tubos em ponte acrescentam a flexibilidade que desacopla os tubos de coluna de ascensão mais rígidos do movimento de superfície induzido pelas ondas e marés. Os tubos do coluna de ascensão experimentam menos estresse e fadiga, como resultado.

[005] Umbilicais e outros tubos em geral, seguem os caminhos dos tubos de coluna de ascensão e tubos em ponte para transportar energia, dados de controle e outros fluidos. Como resultado, o feixe na coluna de coluna de ascensão pode compreender alguns tubos utilizados para a produção de petróleo, alguns tubos utilizados para a injeção de água e/ou outros fluidos, algumas linhas de elevação à gás e/ou alguns outros tubos utilizados para exportação de óleo e gás. Esses tubos são agrupados em torno de um núcleo central que pode ser um tubo oco, unicamente estrutural ou que possa transportar fluidos em uso.

[006] No complexo Girassol, por exemplo, cada torre de coluna de ascensão é um feixe constituído por um tubo de núcleo estrutural de 22 polegadas (55,9 cm) rodeado por quatro colunas de ascensão de produção de 8 polegadas (20,3 cm); quatro linhas de elevação à gás de 3 polegadas (7,6 cm); duas linhas de serviço de 2 polegadas (5,1 cm); e duas colunas de ascensão de injeção para injeção de água ou gás de 8 polegadas (20,3 cm).

[007] Para o complexo Girassol, o material de isolamento na forma de blocos de espuma sintática rodeia o tubo do núcleo central e os tubos e separa os condutos que transportam os fluidos frios e quentes. Blocos de espuma sintática também servem como módulos de flutuação que adicionam flutuabilidade à torre.

[008] O principal objetivo do isolamento de um tubo submarino consiste em reter calor nos hidrocarbonetos ou outros fluidos quentes que fluem em uma linha de escoamento, ao resistir a transferência de calor a partir desses fluidos para a água muito mais fria que envolve o tubo. O isolamento também permite que o sistema para atender aos critérios de tempo de resfriamento, o que garante o fluxo e evita problemas de reinicialização por resistir a formação de hidratos ou deposição de cera durante as paradas.

[009] A maioria ou todos os tubos em uma HRT será tipicamente de aço, incluindo um tubo que define o tubo do núcleo. Polipropileno (PP) é normalmente usado para o revestimento de um tubo de aço em aplicações submarinas para atenuar a corrosão e para evitar danos mecânicos; o revestimento também isola o tubo até certo ponto. Por exemplo, um revestimento de três camadas de PP (3LPP) pode ser usado para, predominantemente, proteção contra a corrosão e proteção mecânica, e um revestimento de cinco camadas de PP (5LPP) pode ser utilizados para o isolamento térmico adicional. Camadas adicionais são possíveis.

[0010] Um revestimento de 3LPP compreende, tipicamente, uma base de epóxi aplicada na superfície exterior limpa do tubo. À medida que a base cura, uma segunda camada fina de PP é aplicado de forma a se unir com a base e depois uma a terceira camada mais espessa de PP extrudado é aplicada sobre a segunda camada para proteção mecânica. Um revestimento de 5LPP adiciona duas outras camadas, a saber, uma quarta camada de PP modificado para isolamento térmico, por exemplo, vidro sintático PP (GSPP) ou uma espuma, rodeado por uma quinta camada de PP extrudado para proteção mecânica da quarta camada isolante.

[0011] Em algumas HRTs, as colunas de ascensão e as outras linhas são guiadas e retidas em relação ao tubo do núcleo central por elementos de espuma que proporcionam flutuabilidade e isolamento. Também é conhecido que HRTs têm uma série de estruturas-guias espaçadas ao longo do seu comprimento, para orientar e reter as colunas de ascensão e outras linhas em relação ao tubo do núcleo. Em algumas aplicações, as estruturas-guias também transferem cargas de flutuação a partir de módulos de flutuação para o tubo de núcleo.

[0012] O WO 02/053869 para Stolt e o WO 2010/035248 para A- cergy divulgam alguns exemplos de estruturas-guias para HRTs. O seu teor é aqui incorporado por referência. O WO 2010/035248, por exemplo, ensina que uma estrutura-guia pode ser composta principalmente de um material não metálico, por exemplo, um material plástico tal como o poliuretano (PU). No entanto, uma estrutura-guia pode ser composta em grande parte de um metal tal como aço ou uma combinação de metais e plásticos.

[0013] A estrutura-guia descrita no WO 2010/035248 divide-se em duas metades que se unem em torno de um tubo do núcleo central para segurar o tubo do núcleo com engate por atrito. Do mesmo modo, os módulos de flutuação podem ser colocados em torno do tubo central e aparafusados ou amarrados de modo a que a sua carga flutuante seja também transmitida para o tubo central por fricção. Também é possível que os módulos de flutuação sejam transportados por uma estrutura-guia para transmitir a sua carga flutuante na estrutura-guia e assim, indiretamente, para o tubo de núcleo ao qual a estrutura-guia está fixada.

[0014] No WO 2010/035248, limitadores que se projetam radialmente são soldados à parte externa do tubo do núcleo para resistir ao movimento para cima da estrutura-guia sob carga flutuante a partir dos módulos de flutuação. Os limitadores podem entrar em jogo se o engate por atrito entre a estrutura-guia e o tubo do núcleo for insuficiente para resistir ao deslizamento para cima da estrutura-guia. Por exem- plo, se os parafusos ou as cintas entre os módulos de flutuação que são envolvidos por atrito com o tubo do núcleo se afrouxar, os módulos de flutuação podem deslizar para cima do tubo do núcleo e sustentar-se de encontro a uma estrutura-guia montada no tubo do núcleo acima. Um limitador montado no tubo do núcleo acima da estrutura- guia irá limitar o movimento axial da estrutura-guia ao longo do tubo do núcleo, nesse caso.

[0015] O tubo de núcleo no WO 2010/035248 é apenas um elemento estrutural que não carrega ele mesmo quaisquer fluidos. Isto permite que limitadores sejam soldados a ele. No entanto, há certa relutância de algumas companhias que operam óleo e gás em ter limitadores soldados a um tubo que serve como uma linha de escoamento para fluidos de hidrocarboneto. É uma prática comum na indústria de petróleo e gás utilizar uniões forjadas (tais como flanges de suspensão ou colares J-lay), a fim de limitar o processo de fabricação à soldas girth. Além disso, para fluidos de hidrocarbonetos quentes suscetíveis à formação de hidrato, um isolamento eficaz deve ser assegurado de forma consistente ao longo de todos os pontos na linha de escoamento, o que significa que os ‘pontos frios’ localizados - tais como os que podem ser causados pelo efeito de ponte térmica de estruturas, tais como conectores ou limitadores ligados a um tubo - devem ser evitados. Por conseguinte, a solução de limitador do WO 2010/035248 não pode ser usada em linhas de escoamento de feixes de HRT no qual todos os tubos transportam fluidos - caso em que não existe qualquer tubo do núcleo unicamente estrutural que não transporta fluidos.

[0016] Tal como as alternativas de um colar soldado ou uma peça forjada, um limitador soldado não pode ser utilizado em linhas de escoamento de feixes de HRT por outras razões. Por exemplo, isso pode interromper a continuidade do revestimento no tubo. Além disso, as soldas de filete em linhas de dutos transportadoras de fluido são me- lhor evitadas porque podem localmente prejudicar as propriedades do aço a partir da qual o tubo é feito. Isso pelo menos exigiria soldagem específica e qualificações de revestimento e ensaios não destrutivos intensivos durante a fabricação, o que é demorado e caro.

[0017] No WO 2005/019595, uma braçadeira formada por duas meias-conchas é fixada a uma coluna de ascensão por uma cinta de tração. Não há referência alguma a um revestimento, notando-se que a ligação por aperto comprometeria a integridade de um revestimento. De modo semelhante, US 2002/134553 divulga um suporte limitador que é preso a uma coluna de ascensão, rodeado por uma luva de borracha. Mais uma vez, a ligação por aperto prejudicaria a integridade da luva.

[0018] O WO 02/16726 divulga um revestimento que incorpora módulos de flutuação ao serem moldados em torno dos módulos. Não há possibilidade alguma de um módulo de flutuação moldado mover- se longitudinalmente e, por conseguinte, precisar de um limitador.

[0019] É neste contexto que a presente invenção foi concebida.

[0020] Em termos gerais, a invenção reside em um tubo que possui luvas ou é revestido externamente para suportar estruturas-guias ou outras estruturas de uma torre de coluna de ascensão híbrida, o tubo possuindo pelo menos uma estrutura limitadora disposta a restringir o movimento ao longo do tubo de uma estrutura ligada ao tubo, cuja formação é parte integrante do revestimento externo ou luva do tubo ou é parte de uma cinta limitadora, predominantemente de plástico, que é soldada ou ligada ao revestimento externo ou luva. O tubo é substancialmente reto quando ele é parte de uma coluna de coluna de ascensão de uma HRT, especialmente quando sob tensão. O tubo da presente invenção pode, portanto, ser descrito como substancialmente reto, e/ou tensionado e/ou na vertical, quando em uso.

[0021] Ao contrário da técnica anterior de HRT, o tubo do núcleo pode ser uma linha de escoamento para o transporte de fluidos para cima ou para baixo da torre; na verdade, tais fluidos podem estar em contato com uma parede interna do tubo. Isto é possível porque a estrutura limitadora é isolada do tubo pelo revestimento plástico externo do tubo, e porque não há necessidade de soldar a estrutura limitadora diretamente ao tubo. A estrutura limitadora é, de preferência e predominantemente, feita de plástico para isolamento e para compatibilidade com o revestimento do tubo, apesar de reforços não plásticos adicionais serem possíveis.

[0022] A estrutura limitadora, de preferência, compreende um ressalto voltado para baixo para resistir ao impulso para cima que age sobre uma estrutura quando ligada ao tubo; isto pode também compreender um ressalto voltado para cima para resistir à carga do peso que atua sobre tal estrutura. Vantajosamente, há também uma estrutura principal que tem pelo menos uma parede lateral voltada para a circunferência para resistir à rotação em torno do tubo de uma estrutura ligada ao tubo. Tal estrutura básica está convenientemente colocada entre as estruturas limitadoras opostas e axialmente espaçadas.

[0023] Em algumas variantes, a estrutura limitadora pode ser usinada a partir de um revestimento de plástico externo ou luva de epóxi do tubo. Outras variantes têm um suporte limitador soldado ou ligado a tal revestimento ou luva do tubo e que compreende uma estrutura limitadora que se estende radialmente para fora, para além de um diâmetro externo geral do tubo.

[0024] Um suporte limitador é adequadamente soldado ou ligado ao revestimento externo ou luva do tubo e, opcionalmente, também a uma parede exposta do tubo. No entanto, a solda ou ligação pode ser suplementada por uma ligação mecânica entre o suporte limitador e o tubo enluvado ou revestido.

[0025] Um suporte limitador pode ser ligado a uma área de interfa ce contínua do revestimento externo ou luva do tubo. Neste caso, o suporte limitador possui adequadamente uma superfície de interface contínua disposta para assentar contra o revestimento ou a luva do tubo, um corte longitudinal através daquela superfície de interface sendo substancialmente reta. De maneira alternativa, o revestimento externo ou a luva do tubo pode ser interrompido para expor uma parede do tubo a uma junta de montagem, por exemplo. Neste caso, o suporte limitador de preferência abrange a interrupção e inclui a parede exposta do tubo, sendo ligado a porções de revestimento em lados opostos da interrupção.

[0026] Onde o tubo tem uma região de parede exposta e o revestimento oposto ou porções de luva em cada lado compreendem superfícies terminais opostas, o suporte limitador vantajosamente fica situado pelo menos parcialmente entre as superfícies terminais opostas. Isto melhora a ligação e a localização mecânica do suporte limitador em relação ao tubo. Com efeito, uma parte do suporte limitador situada entre as superfícies terminais opostas pode ser ligada à parede exposta do tubo. Para alcançar este objetivo, o suporte limitador adequadamente possui uma superfície de interface em degrau disposta para assentar contra o tubo e o seu revestimento ou luva, a superfície de interface compreendendo seções terminais separadas por uma seção central, que é escalonado na direção do tubo. Superfícies em degrau entre a seção central e as seções terminais podem ser inclinadas de modo tronco-cônico para complementar uma conicidade correspondente das superfícies terminais opostas.

[0027] A partir do exposto, será evidente que o conceito inventivo também abrange um suporte limitador acoplável por solda ou conexão com um revestimento externo ou luva de um tubo para uma torre de coluna de ascensão híbrida, o suporte sendo predominantemente de plástico e que tem pelo menos uma estrutura limitadora disposta de modo a restringir o movimento ao longo do tubo de uma estrutura ligada ao tubo. As características da estrutura limitadora associadas com o tubo podem, portanto, estar associadas ao suporte limitador, por exemplo, um ressalto voltado para baixo para resistir ao impulso para cima que atua sobre uma estrutura quando aquela estrutura é ligada ao tubo através do suporte. Da mesma forma, um ressalto voltado para baixo pode ser proporcionado para resistir à carga do peso que atua sobre tal estrutura, assim como uma estrutura básica pode resistir a rotação de uma estrutura deste tipo em torno do tubo.

[0028] O conceito inventivo também se estende a um tubo da invenção, ao suportar uma estrutura ligada ao tubo ou ao suporte. A estrutura pode ser: uma estrutura-guia para uma torre de coluna de ascensão híbrida disposta para guiar pelo menos um outro tubo da torre; um módulo de flutuação para uma torre de coluna de ascensão híbrida, ou uma estrutura-guia para transmissão de impulso para cima ao tubo de pelo menos um módulo de flutuação. A este respeito, é preferível que a estrutura seja ligada ao tubo revestido, quer seja diretamente, quer seja através do suporte, por uma disposição de fixação primária tal como de aperto. Isso deixa a estrutura limitadora como uma disposição, secundária, auxiliar ou de reserva para fixação ou localização.

[0029] Finalmente, é claro, o conceito inventivo compreende também abrange uma torre de coluna de ascensão híbrida compreendendo um tubo da presente invenção ou um suporte limitador da presente invenção. Uma torre de coluna de ascensão híbrida geralmente incluem estruturas, tais como estruturas-guias e módulos de flutuação ligados ou agindo sobre o tubo, seja diretamente seja através do suporte.

[0030] A fim de que a invenção possa ser mais prontamente compreendida, referência passará a ser feita, a título de exemplo, aos desenhos em anexo nos quais:

[0031] A Figura 1 é uma vista em perspectiva esquemática muito simplificada de uma instalação submarina de produção de petróleo, incluindo HRTs, para pôr a invenção em contexto;

[0032] A Figura 2 é uma vista lateral esquemática em corte que mostra uma estrutura-guia localizada axialmente por colares limitadores que se estendem circunferencialmente em um tubo de linha de escoamento revestido, para ilustrar o princípio da invenção;

[0033] A Figura 3 é uma vista em perspectiva esquemática de um tubo de linha de escoamento revestido e adaptado de acordo com a invenção, mostrando colares limitadores espaçados e paralelos que se estendem circunferencialmente em torno do tubo e unidos por uma estrutura básica estendendo-se axialmente;

[0034] A Figura 4 é uma vista detalhada esquemática de uma parede de um tubo de linha de escoamento, em seção longitudinal em um plano que contém o eixo longitudinal central do tubo, mostrando um inserto de PU moldado por injeção definindo colares limitadores espaçados e paralelos que se estendem circunferencialmente fixados sobre uma região de junta de montagem onde um revestimento de 3LPP do tubo foi usinado;

[0035] A Figura 5 corresponde à Figura 4, mas mostra o inserto moldado de PP em vez de PU;

[0036] A Figura 6 é uma vista detalhada esquemática de uma parede de um tubo de linha de escoamento, em seção longitudinal em um plano que contém o eixo longitudinal central do tubo, mostrando um inserto de PU moldado por injeção definindo colares limitadores que se estendem circunferencialmente fixados a um revestimento de 3LPP contínuo do tubo;

[0037] A Figura 7 corresponde à Figura 4, mas mostra o inserto moldado de PP em vez de PU;

[0038] A Figura 8 é uma vista detalhada esquemática de uma pa- rede de um tubo de linha de fluxo, em seção longitudinal em um plano que contém o eixo longitudinal central do tubo, o tubo neste caso sendo revestido com um revestimento de 5LPP que é cortado e usinado para definir colares limitadores que se estendem circunferencialmente;

[0039] A Figura 9 é uma vista lateral esquemática de um tubo de linha de escoamento revestido adaptado de acordo com a invenção, em seção longitudinal em um plano que contém uma estrutura básica no revestimento do tubo, mostrando uma estrutura-guia localizada axialmente por ressaltos que se estendem circunferencialmente definidos dentro da espessura do revestimento do tubo, e

[0040] A Figura 10 é uma vista em perspectiva esquemática de um tubo de linha de escoamento revestido visto na Figura 9, mostrando os ressaltos paralelos e espaçados que se estendem circunferencialmen- te ao redor do tubo e ligados pela estrutura básica que se estende axialmente.

[0041] Com referência inicialmente à Figura 1, esta mostra uma instalação submarina de produção de petróleo 10 que compreende cabeças de poço, locais de injeção, válvulas de distribuição e outros equipamentos de oleodutos geralmente designados 12 localizados no fundo do mar 14 em um campo de petróleo. Este desenho não está em escala: em particular, a profundidade da água será muito maior na prática do que aquela aqui sugerida.

[0042] HRTs verticais 16 transportam fluidos de produção a partir do leito do mar 14 para a superfície 18 e transportam gás de elevação, água de injeção, e produtos químicos de tratamento, tais como metanol, a partir da superfície 18 para o fundo do mar 14. Para esta finalidade, a base de cada HRT 16 está ligada a várias cabeças de poço e locais de injeção 12, através de oleodutos horizontais 20. Oleodutos adicionais 22 opcionalmente se ligam a outros locais em outros lugares do fundo do mar 14.

[0043] As HRTs 16 são pré-fabricados em instalações em terra, rebocados para o seu local de operação e, em seguida, instaladas no fundo do mar 14 com âncoras na parte inferior e flutuabilidade na parte superior fornecida por um tanque de flutuação 24. Opcionalmente, flu- tuabilidade adicional é fornecida por módulos de flutuação, distribuídos ao longo da coluna de coluna de ascensão de cada HRT 16.

[0044] Cada HRT 16 compreende um feixe de tubos que define condutos separados mas paralelos para os vários fluidos que esses tubos transportam individualmente. Estruturas-guias são distribuídas ao longo da coluna de coluna de ascensão de uma maneira semelhante àquela do documento WO 2010/035248.

[0045] Módulos de flutuação, quando utilizados, podem aplicar impulso para cima diretamente para a coluna de coluna de ascensão ou indiretamente através das estruturas-guias.

[0046] As estruturas-guias podem também ser usadas para guiar ou suportar umbilicais, fibras óticas, cabos e afins, incluídos na HRT 16.

[0047] Linhas de escoamento flexíveis 26 prolongam-se em uma configuração de catenária a partir da coluna de coluna de ascensão de cada HRT 16 para uma embarcação flutuante de produção, armazenamento e descarregamento (FPSO) 28, ancorada perto da superfície 18. A embarcação FPSO 28 fornece instalações de produção e armazenamento para os fluidos vindo e indo para os equipamentos 12 do fundo do mar.

[0048] Referindo-nos agora à Figura 2, esta ilustra o princípio da invenção, mostrando um tubo revestido de linha de escoamento 30 que suporta uma estrutura-guia 32 que se estende geralmente em um plano ortogonal ao eixo central longitudinal do tubo 30. Como o tubo 30 transporta fluidos quentes em uso, isto imediatamente a diferencia do documento WO 2010/035248 em que uma estrutura-guia é, em vez disso, suportada por um tubo do núcleo estrutural que não transporta fluidos.

[0049] O tubo 30 é o tubo principal na coluna de coluna de ascensão de uma HRT 16 como mostrado na Figura 1. Outros tubos paralelos 34 no feixe se estendem através da estrutura-guia 32. Dois tubos 34 são mostrados, mas tal como explicado acima, haverá, na prática, muitos mais tubos e também outros elementos alongados, tais como umbilicais ou cabos no feixe.

[0050] A estrutura-guia 32 retém os tubos empacotados 30, 34 um em relação ao outro contra o movimento horizontal nas duas dimensões laterais (movimento dos eixos X e Y). No entanto, a estrutura- guia 32 não restringe o movimento longitudinal relativo (eixo Z) entre os tubos empacotados 30, 34 para permitir o alongamento diferencial e contração dos tubos 30, 34, sob condições de flutuação de pressão e temperatura em uso. Para este fim, a estrutura-guia 32 está fixada axialmente ao tubo 30, mas não está fixada axialmente aos tubos 34, que estão, portanto, livres para deslizar axialmente através da estrutura- guia 32, como pode ser ditada pela expansão diferencial entre os tubos 30, 34.

[0051] Como o tubo 30 é uma linha de escoamento que transporta fluidos quentes em uso, uma solução de limitador convencional não é possível na disposição mostrada na Figura 2. Em vez disso, de acordo com a invenção, estruturas limitadoras superior 36 e inferior 38 que se estendem radialmente, e feitas de plásticos são integrais ou ligadas ao revestimento do tubo 30.

[0052] Neste exemplo, as estruturas limitadoras 36, 38 são saliências ou colares que se estendem circunferencialmente e continuamente em redor do tubo da linha de escoamento 30. Cada uma das estruturas limitadoras 36, 38 compreende um ressalto 40 que se situa em um plano ortogonal ao eixo central longitudinal do tubo 30, e uma face tronco-cônica 42 que fica geralmente oposta ao ressalto 40, e afunila para baixo em direção ao diâmetro externo envolvente do tubo 30.

[0053] As estruturas limitadoras 36, 38 estão espaçadas axialmente umas das outras ao longo do tubo da linha de escoamento 30 como um par mutuamente oposto. Seus ressaltos são 40 estão em relação oposta, imprensando a estrutura-guia 32. As formas de corte transversal das estruturas limitadoras 36, 38 são de preferência espelhadas em relação ao plano central da estrutura-guia 32, como mostrado.

[0054] Assim, os ressaltos 40 das estruturas limitadoras 36, 38 definem entre si uma ranhura circunferencial 44 que se estende em torno do tubo 30. A ranhura 44 proporciona a localização axial para a estru- tura-guia 32 em direções axiais opostas, a saber, de cima para baixo quando o tubo 30 é orientado para o uso em uma coluna de coluna de ascensão de uma HRT 16, como mostrado na Figura 1.

[0055] A estrutura limitadora superior 36 está posicionada para resistir ao movimento para cima da estrutura-guia 32 ao longo do tubo de suporte 30 sob a carga flutuante de módulos de flutuação. Por outro lado, a estrutura limitadora inferior 38 é posicionada para resistir ao movimento para baixo da estrutura-guia 32 ao longo do tubo de suporte 30 sob a carga do peso da estrutura-guia 32, que é geralmente de flutuabilidade negativa e por isso tem peso na água do mar.

[0056] Enquanto que as estruturas limitadoras 36, 38 podem, em princípio, conjuntamente fixar a estrutura-guia 32 axialmente em relação ao tubo 30, é preferível que a fixação seja o principal meio de ligação entre a estrutura-guia 32 e o tubo 30. Por exemplo, como no WO 2010/035248, a estrutura-guia 12 pode estar em duas ou mais partes que são montadas em volta do tubo 30 para aplicar radialmente para dentro força de aperto contra o tubo 30 na base da ranhura 44.

[0057] Onde a estrutura-guia 32 se fixa ao tubo 30, as estruturas limitadoras 36, 38 são uma provisão de reserva no caso de a força de aperto se afrouxar e a estrutura-guia pudesse, em caso contrário, deslizar ao longo do tubo 30 como resultado. No entanto, é preferível que a estrutura-guia 32 seja um encaixe perfeito na ranhura 44, para preservar o isolamento. O isolamento é também auxiliado pela estrutura- guia 32 ser de material plástico, como é o preferido.

[0058] Passando para a Figura 3, esta mostra um tubo de linha de escoamento revestido 30, com a estrutura-guia 32 removida. A disposição é muito semelhante à da Figura 2 e os mesmos números são utilizados para peças iguais. Novamente, as estruturas limitadoras 36, 38 de plástico prolongam-se radialmente e circunferencialmente em torno do tubo 30 e são integrais com, ou ligado ao revestimento do tubo 30. Além disso, como na Figura 2, cada uma das estruturas limitadoras 36, 38 compreendem um ressalto 40, que se situa em um plano ortogonal ao eixo central longitudinal do tubo 30, e uma face tronco- cônica 42 que fica geralmente oposta ao ressalto 40 e afunila para baixo em direção ao diâmetro externo envolvente do tubo 30. As estru-turas limitadoras 36, 38 são mutuamente paralelas e estão afastadas entre si para definir uma ranhura circunferencial 44 entre elas, que recebe uma estrutura-guia 32 como a da Figura 2.

[0059] A Figura 3 mostra a adição opcional de uma estrutura básica 46, disposta entre as estruturas limitadoras 36, 38. A estrutura básica 46 tem paredes laterais 48 que engatam as estruturas complementares da estrutura-guia 32 para resistir ao movimento de torção ou de rotação da estrutura-guia 32 circunferencialmente em torno do tubo 30. O movimento de torção das estruturas-guias 32 em torno do tubo 30 é um risco particular, quando uma HRT 16 está sendo rebocada para o seu local de operação.

[0060] Neste exemplo, a estrutura básica 46 se estende axialmente entre as estruturas limitadoras 36, 38. Especificamente, a estrutura básica 46 é uma saliência que une as estruturas limitadoras 36, 38 e tem profundidade similar, ou a extensão radial, para os ressaltos 40 das estruturas limitadoras 36, 38. A estrutura básica 46 se localiza em uma ranhura complementar na estrutura-guia 32 para resistir ao movimento de torção da estrutura-guia 32 em relação ao tubo 30.

[0061] As Figuras 4 a 7 mostram uma parede de um tubo de linha de escoamento 50 revestido com um revestimento 52 de 3LPP equipado com vários suportes limitadores plásticos moldados por injeção ligados ao tubo 50 por conexão e/ou solda. Nestes exemplos, o custo de um molde específico deve, portanto, ser considerado. Sempre que adequado, são usados números idênticos para peças idênticas nas Figuras 4 a 7. Será feita referência em primeiro lugar às Figuras 4 e 5 e, a seguir, às Figuras 6 e 7.

[0062] Nas Figuras 4 e 5, o revestimento 52 foi usinado a partir do tubo 50 circunferencialmente para expor o tubo 52 em uma região de junta de montagem 54. Isto separa o revestimento 52 em duas superfícies de extremidade opostas e porções axialmente espaçadas 56 das quais se afunila para dentro e de maneira tronco-cônica a partir de um diâmetro exterior 58 do revestimento 52 na direção da superfície exposta do tubo 50.

[0063] Em cada caso, um suporte limitador 60, 62 é ligado ou soldado às porções de revestimento opostas 52 para se estender na região da junta de montagem 54 e para envolver a superfície exposta do tubo 50. Um suporte limitador 60, 62 circunda o tubo 50 e é adequadamente montado a partir de segmentos em torno do tubo 50. A Figura 4 mostra um suporte limitador 60 de PU ao passo que a Figura 5 mostra um suporte limitador 62 de PP.

[0064] Cada suporte limitador 60, 62 tem um o perfil interior tubular escalonado para complementar a forma da região junta de montagem 54 e um perfil exterior formado para definir estruturas limitadoras 64 para localizar uma estrutura-guia. Cada suporte limitador 60, 62 é si- métrico em torno da sua linha de centro entre as suas extremidades.

[0065] No seu lado interno, cada suporte limitador 60, 62 tem uma seção central tubular e estreita 66 que se encontra entre as porções de revestimento 52 e as seções terminais mais largas 68 que se encontram sobre os diâmetros exteriores 58 das respectivas porções de revestimento 52. Degraus tronco-cônicos inclinados para fora 70 em extremidades opostas da seção central 66 unem a seção central 66 às seções terminais 68. A inclinação dos degraus 70 complementa a inclinação das superfícies terminais opostas 56 das porções de revestimento 52.

[0066] O lado exterior de cada suporte limitador 60, 62 é cilíndrico e de diâmetro uniforme com exceção das extremidades afuniladas para dentro e as estruturas limitadoras integrais 64 de plástico que se estendem radialmente e circunferencialmente em torno do suporte limitador 60, 62.

[0067] Um suporte limitador 60, 62 é ligado ou soldado ao revestimento 52 de 3LPP nos degraus 70 e as seções de extremidade 68 do seu perfil interno. A seção central 66 do suporte limitador 60 encontra- se ligado à superfície exposta do tubo 50 na região de junta de montagem 54.

[0068] Para o suporte limitador 60 de PU da Figura 4, uma base 72 de PU é aplicada à superfície exposta do tubo 50 na região de junta de montagem 54 para permitir que a seção central 66 do suporte limitador 60 de PU seja ligado à superfície exposta do tubo 50. A base 72 de PU também fornece proteção contra a corrosão.

[0069] Para o suporte limitador 62 de PP da Figura 5, a superfície exposta do tubo 50 na região de junta de montagem 54 é revestida com um revestimento de epóxi unido por fusão ao qual a seção central 66 do suporte limitador 62 de PP está ligada.

[0070] Nas Figuras 6 e 7, o revestimento 52 não é usinado e em vez disso se estende continuamente ao longo do tubo 50 embaixo de suportes limitadores tubulares 76, 78 ligadas ou soldadas ao revestimento 52. A falta de usinagem, de maneira vantajosa, evita uma etapa do processo. A Figura 6 mostra um suporte limitador 76 de PU enquanto que a Figura 7 mostra um suporte limitador 78 de PP.

[0071] O lado exterior de cada suporte limitador 76, 78 é idêntico aos suportes limitadores 60, 62 das Figuras 4 e 5, com as estruturas limitadoras 64 de plástico estendendo-se radialmente e circunferenci- almente em torno do suporte limitador 76, 78. Ao contrário dos suportes limitadores 60, 62 das Figuras 4 e 5, o lado interior de cada suporte limitador 76, 78 tem um diâmetro uniforme ao longo do seu comprimento.

[0072] Mais uma vez, os suportes limitadores 76, 78 são convenientemente montados a partir de segmentos para circundar o tubo 50, mas seria possível, neste caso, que um suporte limitador 76, 78 se estendesse apenas parte do caminho em torno da circunferência do tubo 50, se desejado.

[0073] Vários fatores podem influenciar a escolha do material para os suportes limitadores 60, 62, 76, 78 mostrados nas Figuras 4-7. PU é mais barato do que PP, o seu comportamento quanto à fadiga é bem compreendido, e uma boa adesão pode ser obtida entre a seção central 66 do suporte limitador 60 de PU e a superfície exterior exposta do tubo 50. No entanto, a dissimilaridade entre o suporte limitador 60, 76 de PU e o revestimento 52 de PP reduz a resistência de união entre eles: uma ligação de PP para PP é preferida. Um suporte limitador 62, 78 de PP também possui boa aderência à superfície exterior exposta do tubo 50.

[0074] Outras questões que podem influenciar a escolha do material para os suportes limitadores 60, 62, 76, 78 a favor de PP são: PU corre o risco de degradação por hidrólise sob o calor que emana do interior do tubo de linha de escoamento 50 em uso, o que é um desafio particular sob as condições de alta pressão de água profunda. Além disso, o mercúrio não pode mais ser utilizado em catalisadores de PU por razões ambientais, o que pode afetar de modo adverso as propriedades do material.

[0075] Passando agora à Figura 8 dos desenhos, esta ilustra uma abordagem alternativa aceita pelo conceito inventivo geral. Esta abordagem é utilizada onde um tubo de linha de escoamento tem um revestimento mais espesso de 5LPP; ele explora a espessura do revestimento para permitir que as estruturas limitadoras sejam usinadas ou fresadas a partir do revestimento em si.

[0076] A Figura 8 mostra, esquematicamente, como cortes radiais 80 podem ser feitos em intervalos através do revestimento 82 de 5LPP em planos ortogonais a um eixo central longitudinal de um tubo de linha de escoamento 84. Entre esses dois cortes 80, o revestimento 82 é usinado ou fresado de modo a formar uma cavidade com um perfil de base que define estruturas limitadoras circunferenciais axialmente espaçados, e estendendo-se radialmente 86. Uma ranhura circunfe- rencial 88 entre as estruturas limitadoras 86 está disposta para receber uma borda interna de uma estrutura-guia. Novamente, o meio primário de fixação para a estrutura-guia no tubo 84 é o aperto, com uma força radial para dentro sendo exercida pela estrutura-guia na base da ranhura 88.

[0077] Embora não seja mostrado nas Figuras 4 a 8, uma ou mais estruturas básicas podem ser proporcionadas entre as estruturas limitadoras para resistir ao movimento de rotação da estrutura-guia em torno do tubo da linha de escoamento ao qual está fixado. Por exemplo, as Figuras 9 e 10 mostram como as estruturas limitadoras e, opcionalmente, também uma estrutura básica pode ser usinada ou fresa- da através da remoção de material a partir da espessura do tubo ou do revestimento, de modo que as estruturas limitadoras e a estrutura básica sejam definidas, total ou parcialmente dentro do diâmetro externo circundante do tubo. Como as Figuras 9 e 10 correspondem às figuras 2 e 3, são usados números idênticos para peças idênticas na descrição a seguir.

[0078] A Figura 9 mostra um tubo de linha de escoamento revestido 30 suportando uma estrutura-guia 32 que se estende geralmente em um plano ortogonal ao eixo central longitudinal do tubo 30, na coluna de coluna de ascensão de uma HRT 16. Outros tubos paralelos, umbilicais e cabos são omitidos desta vista.

[0079] Nesta variante da invenção, estruturas limitadoras de plástico, superior 36 e inferior 38, estendendo-se radialmente (mas não radialmente protuberantes) são parte integrante do revestimento do tubo 30, neste exemplo, compreendendo ressaltos estendendo-se cir- cunferencialmente 40 dentro do diâmetro externo do tubo revestido. Os ressaltos 40 ficam em planos paralelos ortogonais a um eixo central longitudinal do tubo 30 e estão espaçados axialmente uns dos outros ao longo do tubo 30, tal como um par mutuamente oposto para apertar uma borda interior da estrutura-guia 32. Assim, os ressaltos 40 definem entre si uma ranhura circunferencial 44 que se estende em torno do tubo 30. A ranhura 44 proporciona a localização axial para a estrutura-guia 32 em direções axiais opostas, a saber, de cima para baixo quando o tubo 30 é orientado para o uso em uma coluna de coluna de ascensão de uma HRT 16, como mostrado na Figura 1.

[0080] Mais uma vez, é preferível que a fixação seja o meio primário de ligação entre a estrutura-guia 32 e o tubo 30, com os ressaltos 40 sendo uma provisão de reserva no caso de a força de aperto se afrouxar e a estrutura guia puder, em caso contrário, deslizar ao longo do tubo 30.

[0081] As Figuras 9 e 10 mostram também a adição opcional de uma estrutura básica 46 disposta entre os ressaltos 40. A estrutura básica 46 se encaixa em uma ranhura ou entalhe complementar em uma abertura da estrutura-guia 32, que recebe o tubo 30, e tem paredes laterais 48 que engatam a formação complementar da estrutura- guia 32 para resistir à rotação da estrutura-guia 32 em torno do tubo 30. Mais uma vez, a estrutura básica 46 estende-se axialmente entre as estruturas limitadoras 36, 38, sendo mais especificamente uma saliência que une os ressaltos 40 e tem profundidade semelhante a eles.

[0082] O material plástico em torno das estruturas limitadoras e as estruturas básicas podem ser reforçadas através de, por exemplo, in- sertos metálicos, compósitos ou de fibra. Reforços tais como correias, braçadeiras ou acoplamento mecânico também podem ser fornecidos para apoiar os suportes limitadores no tubo de linha de escoamento, como uma fixação de reserva a ser ligada ou soldada.

[0083] Muitas outras variações são possíveis dentro do conceito inventivo. Por exemplo, seria possível omitir a estrutura limitadora inferior, deixando a estrutura limitadora superior para resistir ao movimento para cima da estrutura-guia ao longo do tubo de suporte da linha de escoamento sob de carga flutuante de módulos de flutuação. Seria também possível omitir a estrutura básica.

[0084] As estruturas limitadoras não precisam se estender por todo o caminho ao redor do tubo da linha de escoamento: Elas poderiam ser descontínuas ou ser estruturas discretas distribuídas em torno da circunferência do tubo de suporte da linha de escoamento. Por exemplo, como observado acima, um suporte limitador que define estruturas limitadoras pode estender-se apenas parcialmente em torno de um tubo. No entanto, as estruturas limitadoras circunferenciais e contínuas são preferidas porque maximizar a resistência e são capazes de ser formadas por usinagem.

[0085] Em vez de aço, o tubo central pode ser feito de um material composto termorrígido ou termoplástico, tal como um epóxi de carbono reforçado com fibra ou uma PA (poliamida) ou PEEK (poliéter-éter- cetona) de carbono reforçado com fibra. O revestimento de plástico do tubo acima descrito pode ser substituído por uma luva de epóxi fundido in situ.

Claims (20)

1. Tubo enluvado (30, 50) ou revestido externamente para suportar estruturas-guias (32) ou outras estruturas de uma torre de coluna ascendente híbrida (16) , o tubo (30, 50) possuindo pelo menos uma estrutura limitadora (36, 38, 64) disposta para restringir o movimento ao longo do tubo (30, 50) de uma estrutura fixada ao tubo (30, 50), cuja estrutura (36, 38, 64) é parte integrante do revestimento externo (52, 74, 82) ou luva do tubo (30, 50), o tubo caracterizado por compreender uma estrutura básica (46) que tem pelo menos uma parede lateral (48) faceando circunferencialmente para resistir a rotação ao redor do tubo (30, 50) da estrutura fixada ao tubo (30, 50).

2. Tubo (30, 50), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a estrutura limitadora (36, 38, 64) ser usinada a partir do revestimento externo (52, 74, 92) ou da luva do tubo (30, 50).

3. Tubo (30, 50) revestido ou enluvado externamente apropriado para suportar estruturas guias (32) ou outras estruturas em uma torre de coluna ascendente híbrida (16), o tubo (30, 50) compreendendo:um suporte limitador (60, 62, 76, 78), predominantemente de plástico, que é soldado ou ligado ao revestimento externo (52, 74, 82) ou luva do tubo (30, 50), o suporte limitador (60, 62, 76, 78) compreendendo pelo menos uma estrutura limitadora (36, 38, 64) disposta para restringir o movimento ao longo do tubo (30, 50) de uma estrutura fixada ao tubo (30, 50);caracterizado por compreender ainda:uma estrutura básica (46) que tem pelo menos uma parede lateral (48) faceando circunferencialmente para resistir rotação ao redor do tubo (30, 50) da estrutura fixada ao tubo (30, 50).

4. Tubo (30, 50), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a solda ou ligação entre o suporte limitador (60, 62, 76, 78) e o revestimento externo (52, 74, 82) ou luva do tubo (30, 50) ser suplementada por uma conexão mecânica entre o suporte limitador (60, 62, 76, 78) e o tubo enluvado ou revestido (30, 50).

5. Tubo (30, 50), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado por o suporte limitador (60, 62, 76, 78) ser soldado ou ligado a uma área de interface contínua do revestimento externo (52, 74, 82) ou luva do tubo (30,50).

6. Tubo (30, 50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado por o revestimento externo (52, 74, 82) ou luva do tubo (30,50) ser interrompido por uma parede exposta do tubo (30, 50) e o suporte limitador (60, 62, 76, 78) ultrapassar a interrupção, sendo soldado ou ligado ao revestimento externo (52, 74, 82) ou a porções de luva opostas ao longo da interrupção.

7. Tubo (30, 50), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o suporte limitador (60, 62, 76, 78) ser também soldado ou ligado à parede exposta do tubo (30, 50).

8. Tubo (30, 50) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o tubo (30, 50) ser uma linha de escoamento para transportar fluidos para cima ou para baixo da torre (16).

9. Tubo (30, 50) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a estrutura limitadora (36, 38, 64) ser isolada do tubo (30, 50) por um revestimento externo (52, 74, 82) ou luva do tubo (30, 50).

10. Tubo (30, 50) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a estrutura limitadora (36, 38, 64) compreender um ressalto voltado para baixo (40) para resistir a um impulso para cima que atua sobre a estrutura quando fixada ao tubo (30, 50).

11. Tubo (30, 50) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a estrutura limitadora (36, 38, 64) compreender um ressalto voltado para cima (40) para resistir a uma carga peso que atua sobre a estrutura quando fixada ao tubo (30, 50).

12. Tubo (30, 50) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a estrutura básica (46) ser disposta entre estruturas limitadoras (36, 38, 64) opostas axialmente espaçadas.

13. Tubo (30, 50), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a estrutura limitadora (36, 38, 64) estender-se radialmente para fora além de um diâmetro externo geral do tubo (30, 50).

14. Tubo (30, 50), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a estrutura limitadora (36, 38, 64) ser predominantemente de plástico.

15. Suporte limitador (60, 62, 76, 78) acoplável por solda ou ligação com um revestimento externo (52, 74, 82) ou luva de um tubo (30, 50) para uma torre de coluna ascendente híbrida (16), caracterizado por o suporte (60, 62, 76, 78) ser predominantemente de plástico e possuir pelo menos uma estrutura limitadora (36, 38, 64) disposta de modo a restringir o movimento ao longo do tubo (30, 50) de uma estrutura fixada ao tubo (30, 50), o suporte (60, 62, 76, 78) ainda compreendendo uma estrutura básica (46) que possui pelo menos uma parede lateral (48) faceando circunferencialmente para resistir rotação ao redor do tubo (30, 50) da estrutura fixada ao tubo (30, 50).

16. Suporte limitador (60, 62, 76, 78) de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a estrutura limitadora (36, 38, 64) compreender um ressalto voltado para baixo (40) para resistir ao impulso para cima atuando em uma estrutura quando fixada ao tubo (30, 50) através do suporte (60, 62, 76, 78).

17. Suporte limitador de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado por a estrutura limitadora compreender um ressalto voltado para cima para resistir à carga peso que atua em uma estrutura quando fixada ao tubo através do suporte.

18. Combinação de um tubo (30, 50) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14 com uma estrutura fixada ao tubo (30, 50) ou ao suporte (60, 62, 76, 78), caracterizada por a estrutura ser: uma estrutura-guia (32) para uma torre de coluna ascendente híbrida (16) disposta para guiar pelo menos outro tubo (34) da torre (16); um módulo de flutuabilidade para uma torre de coluna ascendente híbrida (16); ou uma estrutura-guia (32) para transmitir impulso para cima ao tubo (30, 50) a partir de pelo menos um módulo de flutuação.

19. Combinação, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada por a estrutura ser fixada ao tubo (30, 50) ou ao suporte (60, 62, 76, 78) por uma disposição de fixação primária tal como aperto e a estrutura limitadora (36, 38, 64) ser uma disposição secundária, auxiliar ou de reserva para fixação ou localização.

20. Torre de coluna ascendente híbrida (16) caracterizada por compreender pelo menos um tubo (30, 50) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14 ou pelo menos um suporte limitador ( (60, 62, 76, 78) como definido em qualquer uma das reivindicações 15 ou 16.

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