BR112015002633B1 - corpo de tubo flexível e método de fornecimento do mesmo - Google Patents

Abstract

CORPO DE TUBO FEXÍVEL E MÉTODO DE FORNECIMENTO DO MESMO. Um corpo de tubo flexível (100) e um método de produção de um corpo de tubo flexível são descritos. O corpo de tubo flexível inclui uma camada resistente a colapso (701) que compreende uma superfície radialmente interior (711) e uma superfície radialmente exterior, a superfície radialmente interior que compreende, em seção transversal, uma porção substancialmente plana (705) e, pelo menos, uma cavidade (703) que se estende a partir da porção radialmente plana para o exterior, e a superfície radialmente interior, que ainda compreende, em seção transversal, pelo menos, uma característica aerodinâmica (715) que se estende a partir da porção plana para romper uma camada limite (509) de fluido que flui ao longo do corpo de tubo flexível em uso.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um corpo de tubo flexivel e a um método de fornecimento de um corpo de tubo flexivel. Em particular, mas não exclusivamente, a presente invenção refere-se a um corpo de tubo flexivel, que possui uma camada resistente a colapso interior com desempenho melhor em termos de fluxo de fluido através do corpo de tubo em comparação com desenhos conhecidos.

[0002] Tradicionalmente, tubo flexivel é utilizado para o transporte de fluidos de produção, tais como óleo e/ou gás e/ou água, a partir de um local para outro. Tubo flexivel é especialmente útil para conectar um local submarino (que pode ser debaixo da água profunda, a dizer 100 metros ou mais) para um local do nivel do mar. O tubo pode ter um diâmetro interno de, tipicamente, até cerca de 0,6 metro. Tubo flexivel é geralmente formado como uma montagem de um corpo de tubo flexivel e um ou mais acessórios finais. O corpo do tubo é tipicamente formado como uma combinação de materiais em camadas que forma um conduto contendo pressão. A estrutura de tubo permite grandes deslocamentos, sem causar tensões de flexão que comprometem a funcionalidade do tubo sobre sua vida. O corpo de tubo é geralmente construído como uma estrutura combinada incluindo camadas metálicas e poliméricas.

[0003] Ao longo deste relatório descritivo, será feita referência a um tubo flexivel. Deve ser entendido que um tubo flexivel é uma montagem de uma porção de um corpo de tubo e um ou mais acessórios finais, em cada um dos quais, uma respectiva extremidade do corpo tubo é encerrada. Figura 1 ilustra como o corpo de tubo 100 pode ser formado a partir de uma combinação de materiais em camadas que forma um conduto contendo pressão. Embora um número de camadas particulares seja ilustrado na Figura 1, é para ser entendido que a presente invenção é largamente aplicável a estruturas do corpo de tubo coaxiais, incluindo duas ou mais camadas fabricadas a partir de uma variedade de materiais possíveis. As espessuras de camada são mostradas apenas para fins ilustrativos.

[0004] Como ilustrado na Figura 1, um corpo de tubo inclui uma camada da carcaça mais interna 101 como uma camada resistente a colapso. A carcaça fornece uma construção de intertravamento que pode ser utilizada como a camada mais interna para evitar que, total ou parcialmente, o colapso de um revestimento de pressão interna 102 devido à descompressão do tubo, a pressão externa, e pressão de proteção de tração e cargas de esmagamento mecânico. A camada de carcaça pode ser formada a partir de um elemento de fita metálico alongado enrolado helicoidalmente, em que os enrolamentos estão interligados com enrolamentos adjacentes para formar a construção interligada. Uma ilustração em corte de uma camada de carcaça conhecida 301 é mostrada na Figura 3. A Figura 4 mostra uma vista em seção transversal longitudinal através de uma parede da camada de carcaça 301. Uma tal camada de carcaça pode ser formada por dobragem de uma tira alongada de aço inoxidável, por exemplo, com uma seção transversal retangular, que tem uma seção transversal em forma de S inversa aproximada, e enrolando a tira helicoidalmente, de tal modo que uma primeira porção em forma de gancho localiza sobre e se encaixa em uma porção em forma de gancho correspondente de um enrolamento adjacente. Como mostrado na Figura 4, as dimensões das regiões em forma de gancho podem permitir um grau de movimento entre os enrolamentos adjacentes na direção axial. O movimento pode ser benéfico em permitir que uma quantidade predeterminada de mistura do tubo flexivel.

[0005] Referindo-se de novo à Figura 1, o revestimento de pressão interna 102 funciona como uma camada de retenção de fluido e compreende uma camada de polímero que assegura a integridade do fluido interno. É para ser entendido que esta camada pode, ela própria, compreender um número de subcamadas. Será apreciado que, quando a camada de carcaça opcional é utilizada, o revestimento de pressão interna é, muitas vezes, referido pelos versados na técnica como uma camada de barreira. Em funcionamento, sem uma tal carcaça (denominada operação de furo liso), o revestimento de pressão interna pode ser referido como um forro.

[0006] Uma camada de proteção de pressão opcional 103 é uma camada estrutural, que aumenta a resistência do tubo flexível para a pressão interna e externa e cargas de esmagamento mecânico. A camada também estruturalmente suporta o revestimento de pressão interna, e tipicamente, pode ser formada a partir de uma construção de intertravamento de fios enrolados com um ângulo de torção próximo a 90°. A camada de proteção de pressão é, muitas vezes, uma camada metálica formada a partir de aço carbono, por exemplo. A camada de proteção de pressão também pode ser formada a partir de compósito, polimero, ou outro material, ou uma combinação de materiais.

[0007] O corpo de tubo flexivel também inclui uma primeira camada de proteção de tração opcional 105 e segunda camada de proteção de tração opcional 106. Cada camada de proteção de tração é usada para sustentar cargas de tração e pressão interna. A camada de proteção de tração é, muitas vezes, formada a partir de uma pluralidade de fios metálicos (para conferir resistência à camada) a qual está localizada sobre uma camada interior e está enrolada helicoidalmente ao longo do comprimento do tubo com um ângulo de torção tipicamente entre cerca de 10° a 55°. As camadas de proteção de tração são, muitas vezes, contra-feridas em pares. As camadas de proteção de tração podem também ser formadas a partir de compósito, polimero ou outro material ou uma combinação de materiais.

[0008] O corpo de tubo flexivel também mostrado inclui camadas opcionais de fita 104 as quais ajudam a conter camadas subjacentes e em certa medida, evitam a abrasão entre as camadas adjacentes.

[0009] O corpo de tubo flexivel também inclui, tipicamente, as camadas de isolamento opcionais 107 e um revestimento exterior 108, que compreende uma camada de polimero usada para proteger o tubo contra a penetração de água do mar e outros ambientes externos, corrosão, abrasão e danos mecânicos.

[0010] Cada tubo flexivel compreende, pelo menos, uma porção, algumas vezes referida como um segmento ou seção do corpo de tubo 100 junto com um acessório final localizado em, pelo menos, uma extremidade do tubo flexivel. Um acessório final proporciona um dispositivo mecânico que forma a transição entre o corpo de tubo flexivel e um conector. As diferentes camadas de tubos, como mostrado, por exemplo, na Figura 1 são terminadas no acessório final, de modo a transferir a carga entre o tubo flexivel e o conector.

[0011] Figura 2 ilustra uma montagem de tubo ascendente 200 adequada para o transporte de fluido de produção, tal como óleo e/ou gás e/ou água a partir de uma localização submarina 201 para uma instalação flutuante 202. Por exemplo, na Figura 2 a localização submarina 201 inclui uma linha de fluxo submarina. A linha de fluxo flexivel 205 compreende um tubo flexivel, totalmente ou em parte, repousando no fundo do mar 204 ou enterrado abaixo do fundo do mar e usado em uma aplicação estática. A instalação flutuante pode ser proporcionada por uma plataforma e/ou boia ou, como ilustrado na Figura 2, um navio. A montagem de tubo ascendente 200 é proporcionada como um tubo ascendente flexivel, isto é, um tubo flexivel 203 que liga o navio para a instalação do fundo do mar. O tubo flexivel pode estar em segmentos do corpo de tubo flexivel para conectar-se aos acessórios finais.

[0012] Será apreciado que existem diferentes tipos de tubo ascendente, como é bem conhecido por aqueles versados na técnica. Modalidades da presente invenção podem ser usadas com qualquer tipo de tubo ascendente, tal como um suspenso livremente (tubo ascendente livre, catenário), um tubo ascendente contido em certa medida (boias, correntes), tubo ascendente totalmente restringido ou fechado em um tubo (tubo I ou J) .

[0013] Figura 2 também ilustra como as porções de tubo flexivel podem ser utilizadas como uma linha de fluxo 205 ou ponte 206.

[0014] Tubo flexivel não-ligado tem sido utilizado para desenvolvimentos de águas profundas (menores do que 3.300 pés (1.005,84 metros)) e de águas ultraprofundas (maiores do que 3.300 pés). É o aumento da demanda por óleo que está fazendo com que a exploração ocorra, em profundidades maiores, onde fatores ambientais são mais extremos. Por exemplo, em tais ambientes de temperaturas de água profundas e ultraprofundas, a temperatura do fundo do oceano aumenta o risco de fluidos de produção refrigerando a uma temperatura que pode levar ao bloqueio do tubo. O aumento das profundidades também aumenta a pressão associada com o ambiente, no qual o tubo flexivel tem de funcionar. Como um resultado, a necessidade de altos niveis de desempenho das camadas do corpo de tubo flexivel é aumentada.

[0015] Tubo flexivel também pode ser usado para aplicações de águas rasas (por exemplo, menos do que cerca de 500 metros de profundidade) ou mesmo para aplicações da costa (por terra).

[0016] Como mencionado acima, tubos flexíveis de furo áspero e furo liso são conhecidos. Tubo flexível de furo liso inclui uma camada de retenção de fluido chamada de um forro. Uma superfície interior lisa do revestimento define um furo ao longo do qual o fluido é transportado. Tubos flexíveis de furo liso são utilizados em várias aplicações, tais como para injeção de água, ou para aplicações de poucas águas. No entanto, em algumas ocasiões, quando um furo é despressurizado a uma pressão acumulada em uma região do anel de tubo flexível entre a camada exterior linear e uma radial pode causar o colapso linear, o que conduz a danos irreversíveis. Por isso, em algumas aplicações onde a resistência ao colapso é importante, uma camada de carcaça é usada dentro da camada de retenção de fluido. Isto é uma aplicação assim chamada de furo áspero e a camada de carcaça, a qual é, muitas vezes, formada por tiras em forma de enrolamento helicoidal em uma forma de intertravamento, como mostrado em seção transversal na Figura 3, previne o colapso da camada de retenção de fluido sob a despressurização do furo, apoiando a camada de retenção de fluido.

[0017] Camadas de carcaça conhecidas geralmente fornecem um acabamento menos liso para a superfície interior do corpo de tubo, o que pode afetar adversamente o fluxo de fluido através do tubo.

[0018] Um problema que é experimentado com as aplicações de furo áspero é que a tira em forma de intertravamento de uma camada de carcaça tem um efeito negativo sobre o fluxo de fluido ao longo do tubo flexível. Efetivamente, a superfície interior irregular da carcaça leva à formação de vórtices no fluxo de fluido que pode dar origem a variações de pressão. Essas variações de pressão podem causar problemas particularmente quando ocorre ressonância. Estas flutuações de pressão e vibrações que são geradas podem causar danos e, finalmente, a falha de equipamento auxiliar ligado a um tubo flexivel. 0 termo vibração induzida por vórtice (VIV) foi invertido na técnica para descrever o fenômeno que resulta em tais problemas.

[0019] Mais especificamente, as variações de pressão geradas dentro de um tubo flexivel podem ser ouvidas como tons acústicos afiados conhecidos como "sibilo". As variações de pressão levam à vibração do tubo e tensões alternadas ao longo do tubo. Este problema tem sido observado para ocorrer a velocidades de exportação de fluido relativamente elevadas através do tubo ascendente. Como tal, se sibilo ocorrer, as taxas de produções têm que ser limitadas.

[0020] O problema de sibilo pode ser atribuído a fluir pulsações induzidas que são geradas sobre a superfície interna do tubo flexivel. Quando a frequência de desprendimento de vórtice excita a frequência natural acústica do gasoduto, ressonância entre vibrações estruturais, ondas acústicas permanentes e desprendimento de vórtice aparecem. Há 3 aspectos relacionados com o problema de sibilo - (i) desprendimento de vórtices em cavidades de carcaça (ii) energia acústica refletida a partir de extremidades do tubo e (iii) retorno entre o campo acústico e fluxo de fluido.

[0021] Os versados na técnica têm trabalhado para tentar "suavizar" a superfície interna da camada de carcaça de várias maneiras em uma tentativa para tentar reduzir os vórtices de fluxo de fluido e sibilo de tubo ascendente.

[0022] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é proporcionado um corpo de tubo flexivel para o transporte de fluidos a partir de uma localização submarina, que compreende: uma camada resistente a colapso, que compreende uma superfície radialmente interior e uma superfície radialmente exterior, a superfície radialmente interior que compreende, em seção transversal, uma porção substancialmente plana e, pelo menos, uma cavidade que se estende a partir da porção radialmente plana para o exterior, e a superfície radialmente interior, que compreende ainda, em seção transversal, pelo menos, uma característica aerodinâmica que se estende a partir da porção plana para romper uma camada limite de fluido que flui ao longo do corpo de tubo flexivel em uso.

[0023] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção é proporcionado um método de fornecimento de um corpo de tubo flexivel, que compreende: proporcionar uma camada resistente a colapso, que compreende uma superfície radialmente interior e uma superfície radialmente exterior, a superfície radialmente interior que compreende, em seção transversal, uma porção substancialmente plana e, pelo menos, uma cavidade que se estende a partir da porção radialmente plana para o exterior, e a superfície radialmente interior que compreende ainda, em seção transversal, pelo menos, uma característica aerodinâmica que se estende a partir da porção plana para romper uma camada limite de fluido que flui ao longo do corpo de tubo flexivel em uso.

[0024] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção é proporcionado um corpo de tubo flexivel substancialmente como aqui descrito com referência aos desenhos.

[0025] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção é proporcionado um método substancialmente como aqui descrito com referência aos desenhos.

[0026] Certas modalidades da invenção fornecem a vantagem de que um corpo de tubo flexivel é proporcionado, o qual tem grande resistência ao colapso, mas impede ou reduz as vibrações induzidas ao vórtice em comparação com os desenhos do corpo de tubo conhecidos.

[0027] Certos aspectos da presente invenção proporcionam uma estrutura de tubo flexivel que fornece fluxo livre superior de fluidos através do seu furo em uso em comparação com estruturas de tubo conhecidas.

[0028] Modalidades da invenção são descritas adicionalmente a seguir, com referência aos desenhos anexos, nos quais: Figura 1 ilustra um corpo de tubo flexivel; Figura 2 ilustra uma montagem de tubo ascendente; Figura 3 ilustra uma vista em corte de uma camada de carcaça conhecida; Figura 4 ilustra uma vista em seção transversal da camada da carcaça da Figura 3; Figura 5 ilustra o fluxo de fluido através de um corpo de tubo flexivel conhecido; Figura 6 ilustra uma vista em seção transversal da camada da carcaça da Figura 5; Figura 7 ilustra uma seção transversal de uma camada de carcaça da presente invenção; Figura 8 ilustra o fluxo de fluido através de um corpo de tubo flexivel, incluindo a camada de carcaça da Figura 7; Figura 9 ilustra uma vista ampliada de uma porção da Figura 8; e As Figuras 10a, 10b e 10c ilustram porções de várias camadas de carcaça alternativas.

[0029] Nos desenhos, números de referência similares referem-se a partes similares.

[0030] Os presentes inventores realizaram uma simulação de 2-D LES CFD (2-Dimensional Large Eddy Simulation Computational Fluid Dynamics) para identificar oscilações da camada de cisalhamento no fluxo de fluido ao longo de urn tubo flexivel. Em particular, os inventores estudaram o fluxo de fluido ao longo da direção longitudinal do furo de um tubo flexivel, exibindo uma seção transversal 2-dimensional através de um tubo flexivel durante o transporte do fluido. Tal como aqui utilizado, o termo camada de cisalhamento irá ser utilizado para denotar uma interface entre as porções de fluxo de fluido, em que um grande gradiente de velocidade está presente (por exemplo, a partir de uma velocidade de fluxo de 30 m/s para baixo de zero dentro dos interstícios da carcaça). Um versado na técnica irá perceber que o fluido que flui ao longo do furo de um tubo terá uma porção de fluido adjacente da parede de tubo que é submetido a forças de cisalhamento, causando assim, um fluxo mais turbulento (vorticidade) com o fluido que flui em diferentes velocidades. Outra porção de fluido, geralmente na porção central do tubo, será relativamente pouco afetada pelas forças da parede do tubo. Em particular, quando uma superfície interior de um tubo não é suave, a vorticidade pode ser grande. O limite entre a área que é afetada por forças de cisalhamento e a área que é não-afetada por forças de cisalhamento é denominado a camada limite.

[0031] Figura 5 ilustra os contornos de vorticidade de fluido que flui a partir da esquerda para a direita, como mostrado no diagrama ao longo do furo 52 0 de um tubo flexivel. Embora, naturalmente, uma seção transversal longitudinal através de um tubo irá mostrar duas paredes do tubo que encerram um furo do tubo, apenas uma das paredes da camada da carcaça 501 e uma parte do furo são mostradas na figura. Neste caso, o corpo de tubo flexivel testado inclui uma camada de carcaça conhecida 501 com um perfil de seção transversal como mostrado na Figura 6 (o mesmo que o mostrado na Figura 4).

[0032] A camada de carcaça 501 foi formada a partir de um elemento de fita metálica alongada enrolada helicoidalmente, em que os enrolamentos estão interligados com enrolamentos adjacentes para formar a construção tubular interligada. A camada de carcaça 501 foi formada por dobrar uma tira alongada de aço inoxidável, por exemplo, com uma seção transversal retangular, que tem uma seção transversal em forma de S inversa aproximada, com uma primeira extremidade dobrada para formar uma primeira porção em forma de gancho e uma segunda extremidade dobrada na direção oposta para formar uma segunda porção em forma de gancho, e uma porção do corpo central formada em forma diagonal. A tira foi enrolada helicoidalmente, de modo que a primeira porção em forma de gancho localiza sobre e se encaixa em um vale correspondente da segunda porção em forma de gancho de um enrolamento adjacente. De acordo com a Figura 4, as dimensões das regiões em forma de gancho permitem um certo grau de movimento entre os enrolamentos adjacentes na direção axial.

[0033] Devido ao perfil em seção transversal particular da camada de carcaça 501, existe uma pluralidade de porções substancialmente planas 505Í-4 e cavidades 503 1-3 que formam a superfície radialmente interna 511 da camada de carcaça 501. As cavidades são uma área vazia do espaço não- preenchido e eficazmente se estendem radialmente para fora em uma forma do tipo rombóide aproximada 507 em seção transversal (mostrado em linhas tracejadas na Figura 6). É claro que, as cavidades apresentadas na seção transversal serão, na verdade, uma única cavidade helicoidalmente que se estende continuamente em torno da superfície interna da camada da carcaça.

[0034] As diferentes áreas de sombreamento mostradas no furo 520 da Figura 5 ilustram fluido que flui ao longo do furo a diferentes velocidades. Pode ser visto que o fluxo de fluido é afetado pela presença das cavidades 5031-3, as quais criam vórtices de fluxo de fluido, como fluido que entra e sai das cavidades. O resultado é um fluxo de fluido turbulento ao longo da superfície interior da carcaça com a camada limite 509. É este fluxo de fluido turbulento que pode levar a VIVs e o sibilo de tubo ascendente, tal como discutido acima.

[0035] Figura 7 ilustra uma seção transversal de uma camada de carcaça 701 de acordo com a presente invenção. Pode ser visto que a camada de carcaça é similar, em alguns aspectos, à camada de carcaça 501 descrita acima e por questões de brevidade, as mesmas características não serão discutidas. No entanto, a camada de carcaça 701 inclui as protrusões 7151-3 formadas em porções da superfície radialmente interior 711 da camada. As protrusões 715i-a são uma característica aerodinâmica formada como um semicírculo aproximado ou corcunda que se estende a partir de uma respectiva porção substancialmente plana 7051-3 da camada de carcaça. É claro, quando não olhando para uma seção transversal, as protrusões mostradas, na verdade, serão uma única protrusão que se estende helicoidalmente, continua em torno da superfície interior da camada de carcaça.

[0036] As protrusões 7151-3 são formadas integralmente com a camada de carcaça, isto é, uma parte integrante da camada da carcaça. Como tal, a característica aerodinâmica é unitária com a camada resistente a colapso.

[0037] Como mostrado na figura, a protrusão 715 é proporcionada em uma extremidade da porção substancialmente plana 705, adjacente à cavidade 703. A protrusão 715 pode ser formada durante a fabricação da folha de alimentação de elemento de fita alongada como uma porção integral da folha de alimentação de elemento de fita (por exemplo, utilizando uma superfície especificamente texturizada sobre um rolo ou um conjunto de rolos utilizado para formar o elemento de fita fino, alongado) , que é, em seguida, dobrado na forma adequada, tal como mostrado na figura.

[0038] O elemento de fita é metálico, inteiramente de aço inoxidável, neste exemplo.

[0039] Apropriadamente, a protrusão tem uma altura dentre cerca de 1/50 e 1/4 da profundidade da cavidade. A altura da protrusão pode ser medida a partir da base para a superfície substancialmente plana 705 para o seu pico. A profundidade da cavidade pode ser medida a partir do mesmo ponto na superfície substancialmente plana para a base (a borda interior da outra porção em forma de gancho). Mais apropriadamente, a protrusão tem uma altura dentre cerca de 1/10 e 1/15 de profundidade da cavidade, e mais apropriadamente a protrusão tem uma altura de cerca de 1/12 de profundidade da cavidade.

[0040] Apropriadamente, a protrusão tem uma altura maior do que 200 pm. Apropriadamente, a protrusão tem uma altura menor do que 1,5 mm.

[0041] Apropriadamente, a cavidade tem uma profundidade de cerca de 2,5 mm. Neste caso, a protrusão pode apropriadamente ter uma altura entre 0,208 mm e 0,833 mm.

[0042] A protrusão 715 é proporcionada para ser a montante da cavidade 703, quando o corpo de tubo está em uso de fluido de transporte. A protrusão está disposta para quebrar a camada limite de fluido que flui ao longo do corpo de tubo flexivel.

[0043] Figura 8 ilustra os contornos de vorticidade utilizando uma simulação de 2-D LES CFD de fluido que flui a partir da esquerda para a direita, como mostrado no diagrama ao longo do furo 720 de um tubo flexivel. Novamente, apenas uma das paredes da camada de carcaça 701 e uma parte do furo é mostrado na figura. Neste caso, o corpo de tubo flexivel testado inclui a camada de carcaça 701 com um perfil de seção transversal como mostrado na Figura 7. A Figura 9 ilustra uma vista ampliada da área em torno de uma protrusão 7151.

[0044] A partir das Figuras 8 e 9, pode ser visto que a turbulência e a vorticidade de fluido adjacente à parede do corpo do tubo (camada de carcaça) são muito reduzidas em comparação com a estrutura conhecida mostrada na Figura 5. O fluxo de fluido é mais laminar em comparação com a Figura 5. O fluido que flui ao longo do corpo de tubo é afetado na região da protrusão, criando uma cauda de vórtices 717. A cauda 717 atua para cobrir eficazmente sobre a parte principal da cavidade 703, de modo que o fluido não é diretamente direcionado para dentro da cavidade 703. Como tal, o padrão de fluxo resultante é melhorado, uma vez que é principalmente o fluido que flui para dentro das cavidades que cria os padrões de fluxo mais turbulentos.

[0045] Várias modificações aos desenhos detalhados como descritos acima são possíveis. Por exemplo, embora as protrusões 715 foram descritas acima como geralmente semicirculares, as protrusões podem tomar qualquer forma, por exemplo, como retangular (como mostrado na Figura 10a) ou oval ou triangular, ou um poligono ou outra protrusão convexa ou cavidade côncava, ou ser de diferentes tamanhos em relação à profundidade da cavidade (como mostrado nas Figuras 10b e 10c). A protrusão pode ser qualquer protrusão rigida ou convexidade formada, de modo a ajudar a quebrar a camada limite e reduzir a vorticidade no fluido que flui através do corpo do tubo. Para uma protrusão em forma semicircular ou oval, o raio de curvatura da protrusão pode ser predeterminado para fornecer um efeito adequado no fluxo de fluido.

[0046] Embora a protrusão tenha sido descrita para ser localizada na extremidade da porção substancialmente plana sobre a superfície interna da camada de carcaça, a protrusão pode ser parte do caminho ao longo da porção substancialmente plana. A superfície interior da camada de carcaça deve ser investigada e, em particular, os comprimentos em relação das porções substancialmente planas e as cavidades determinadas, de modo a otimizarem a cauda proporcionada pela característica aerodinâmica, de modo a evitar substancialmente que o fluido entre diretamente nas cavidades.

[0047] Embora a modalidade da Figura 7 tenha protrusões formadas integralmente com a camada resistente a colapso, a protrusão pode ser ligada fixamente a uma camada resistente a colapso regular durante a fabricação do elemento de fita (antes do enrolamento), por exemplo, por soldadura ou aderindo com adesivo adequado, por meio de parafusos, ou outro método.

[0048] Embora a característica aerodinâmica para quebrar a camada limite acima tenha sido descrita como uma ou mais protrusões, também é possível que a camada de carcaça tenha uma cavidade ou seja oca incorporada na superfície radialmente interna para quebrar a camada limite. A cavidade deve ser formada, de modo a provocar um fluxo de fluido para ser direcionado para fora das cavidades. Assim, a característica aerodinâmica é configurada para fazer com que o fluxo de fluido ao longo do corpo de tubo seja direcionado para fora de uma cavidade da camada resistente a colapso.

[0049] Qualquer uma das variações acima pode ser usada em combinação, por exemplo, como uma série de características para quebrar a camada limite. As dimensões da característica aerodinâmica podem mudar ao longo do comprimento do corpo do tubo.

[0050] Embora a camada de carcaça acima descrita tenha sido descrita para incluir os enrolamentos helicoidais de um elemento de fita alongada, a camada de carcaça pode ser formada de outras maneiras. Por exemplo, a camada de carcaça pode ser formada a partir de uma pluralidade de elementos anulares distintos que tem porções de ligação, de modo a intertravar com elementos anulares adjacentes. Os elementos anulares adjacentes podem ter uma ou mais cavidades que se estendem a partir da superfície interior da camada de carcaça, tal como no ponto entre elementos anulares adjacentes, ou em outras áreas da superfície interna da camada de carcaça.

[0051] Embora a camada de carcaça acima descrita seja de aço inoxidável, a camada de carcaça pode ser formada a partir de qualquer material adequado, por exemplo, aço de carbono, outro metal, compósito, polímero, ou outro material, ou uma combinação de materiais.

[0052] Com o arranjo anteriormente descrito, verificou-se que a disposição da protrusão ou outra característica aerodinâmica sobre a camada mais interna do corpo de tubo é eficaz para reduzir as oscilações da camada de cisalhamento e vorticidade de fluido que flui através do corpo de tubo em comparação com modelos conhecidos. Como tal, as oscilações de velocidade e da pressão geral na parte frontal da cavidade são grandemente reduzidas em amplitude e gravidade levando a um fluxo melhor, sem risco de vibrações de alta frequência causando um risco de falha por fadiga dos componentes de tubo ou equipamento na localidade em comparação com o desenho conhecido. Isto leva a uma menor amplitude das oscilações de fluxo de camada de cisalhamento e fontes acústicas mais fracas, reduzindo ou eliminando a pulsação acústica nas velocidades de fluxo tipicas na produção de gás.

[0053] Dito isso, o fornecimento da característica aerodinâmica visa desestabilizar intencionalmente o fluxo de fluido ao longo do tubo flexivel. Isto, na verdade, reduz as oscilações da camada de cisalhamento e de vorticidade do fluido.

[0054] A localização fisica de oscilações da camada de cisalhamento associada com a camada de carcaça é também movida adicionalmente a partir da cavidade, evitando assim o choque de vórtices de fluido com a cavidade.

[0055] A invenção descrita acima deve, portanto, ajudar na prevenção de sibilo de tubo ascendente indesejado, o que por sua vez, irá melhorar a vida de fadiga e aumentar a vida útil de um tubo flexivel.

[0056] Redução das oscilações da camada de cisalhamento pode também conduzir a uma menor queda de pressão no fluxo de fluido através de um tubo flexivel. Taxas de produção aumentadas através do tubo podem, portanto, ser possíveis.

[0057] Será evidente para um versado na técnica que as características descritas em relação a qualquer uma das modalidades descritas acima podem ser aplicadas alternadamente entre as diferentes modalidades. As modalidades descritas acima são exemplos para ilustrar várias características da invenção.

[0058] Ao longo da descrição e das reivindicações deste relatório descritivo, as palavras "compreende" e "contém"e as variações das mesmas significam "incluindo mas não limitado/s a", e não se destinam a (e não) excluem outras porções, aditivos, componentes, números inteiros ou etapas. Ao longo da descrição e das reivindicações deste relatório descritivo, o singular inclui o plural, a menos que o contexto exija o contrário. Em particular, quando o artigo indefinido é usado, o relatório descritivo deve ser entendido como contemplando a pluralidade, bem como a singularidade, a menos que o contexto exija o contrário.

[0059] As características, números inteiros, características, compostos, porções químicas ou grupos descritos juntos com um aspecto particular, modalidade ou exemplo da invenção são para serem entendidos para serem aplicáveis a qualquer outro aspecto, modalidade ou exemplo aqui descrito, a menos que incompatível com o mesmo. Todas as características descritas neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumo e desenhos), e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo assim descrito, podem ser combinadas em qualquer combinação, exceto combinações onde, pelo menos, algumas de tais características e/ou etapas são mutuamente exclusivas. A invenção não está restringida aos detalhes de quaisquer modalidades anteriores. A invenção estende-se a qualquer uma nova, ou qualquer combinação nova, das características descritas neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações, resumo e desenhos anexos), ou a qualquer uma nova, ou qualquer combinação nova, das etapas de qualquer método ou processo assim descrito.

[0060] A atenção do leitor é direcionada a todos os papéis e documentos que são depositados simultaneamente com ou anteriores a este relatório descritivo em ligação com este pedido e que estão abertos à inspeção pública com este relatório descritivo, e os conteúdos de todos tais papéis e documentos são aqui incorporados por referência.

Claims (7)

1. Corpo de tubo flexivel (100) para o transporte de fluidos de uma localização submarina caracterizado por compreender: uma camada resistente a colapso que compreende uma superfície radialmente interior (711) e uma superfície radialmente exterior, a superfície radialmente interior (711) compreendendo, em seção transversal, uma porção substancialmente plana (705) e, pelo menos, uma cavidade (703) que se estende a partir da porção plana radialmente para o exterior, e a superfície radialmente interior compreendendo ainda, em seção transversal, pelo menos uma protrusão (715) que se estende a partir da porção plana (705) para romper uma camada limite (509) de fluido que flui ao longo do corpo de tubo flexivel (100) em uso; em que a camada resistente a colapso é uma camada de carcaça (7 01) ; em que a ou cada de pelo menos uma protrusão (715) é fornecida a montante da ou de cada pelo menos uma cavidade (703) em termos de uma direção de fluxo de fluido através do corpo de tubo (100) em uso; em que a pelo menos uma protrusão (715) é formada integralmente com a camada resistente a colapso; em que a camada resistente a colapso compreende um elemento de fita alongado enrolado helicoidalmente e a pelo menos uma cavidade (703) está entre enrolamentos adjacentes do elemento de fita; em que a pelo menos uma protrusão (715) se estende helicoidalmente, de forma continua ao redor da superfície interior da camada de carcaça (701) .

2. Corpo de tubo flexivel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a protrusão (715) ter uma altura dentre 1/50 a 1/4 da profundidade da cavidade (703) .

3. Corpo de tubo flexivel, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a protrusão (715) ter uma altura dentre 1/10 a 1/15 da profundidade da cavidade (703).

4. Corpo de tubo flexivel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender uma camada de barreira, uma camada de resistência anular e uma camada de retenção de fluido exterior fornecidas radialmente para fora da camada resistente a colapso.

5. Uso do corpo de tubo flexivel conforme definido na reivindicação 1 caracterizado por ser para o transporte de fluidos de produção a partir de uma localização submarina.

6. Método de fornecimento de um corpo de tubo flexivel conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4 caracterizado por compreender: formar um elemento de fita alongado e enrolar helicoidalmente o elemento de fita para formar uma camada resistente a colapso, que compreende uma superfície radialmente interior e uma superfície radialmente exterior, a superfície radialmente interior (711) compreendendo, em seção transversal, uma porção substancialmente plana (705) e, pelo menos, uma cavidade (703) que se estende a partir da porção plana (705) radialmente para o exterior, e a superfície radialmente interior (711) compreendendo ainda, em seção transversal, pelo menos uma protrusão (715) que se estende a partir da porção plana (705) para romper uma camada limite (509) de fluido que flui ao longo do corpo de tubo flexivel em uso; em que a camada resistente a colapso é uma camada de carcaça (7 01) ; em que a ou cada pelo menos uma protrusão (715) é fornecida a montante da ou de cada pelo menos uma cavidade (703) em termos de uma direção de fluxo de fluido através do corpo de tubo em uso; em que a pelo menos uma protrusão (715) é formada integralmente com a camada resistente a colapso; em que a pelo menos uma protrusão (715) se estende helicoidalmente, de forma continua ao redor da superfície interior da superfície interna da camada de carcaça (509) .

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda proporcionar uma camada de barreira, uma camada de resistência anular e uma camada de retenção de fluido exterior fornecidas radialmente para fora da camada resistente a colapso.

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