BR112015011873B1

BR112015011873B1 - tubo flexível de polímero sintético para o transporte de líquidos ou gases de hidrocarboneto de alta pressão e/ou alta temperatura e método de fabricar o mesmo

Info

Publication number: BR112015011873B1
Application number: BR112015011873-9A
Authority: BR
Inventors: Bruno Jaspaert
Original assignee: Gtf 2 Engineering & Services Uk Ltd.
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2020-12-01
Also published as: CN104918769A; CN106287021B; SA515360463B1; GB201221034D0; CA2891970A1; EA201590924A1; CA2891970C; JP2016156505A; US20150252929A1; EA029802B1; MY168500A; AU2018203901A1; KR20150088274A; EP3216586B1; AU2013349478A1; BR122016027370B1; CN106287021A; BR122016027370A2; JP2016505773A; EA029803B1

Abstract

TUBO FLEXÍVEL E MÉTODO DE FABRICAR O MESMO A invenção diz respeito à construção de uma conexão selada entre um tubo ou mangueira flexível elastomérico ou de polímero sintético e um elemento de acoplamento metálico (13?). O elemento de acoplamento circunda uma camada de armadura (9?) em uma extremidade livre do tubo ou mangueira flexível. Uma área de vedação (3?) é definida por uma parte rebaixada do acoplamento de tubo (13?) na qual um material de vedação (23) é introduzido. Uma camada de revestimento interno (1?) do tubo ou mangueira flexível pode se estender para dentro da área de vedação (3?) onde ela é unida ao material de vedação. Cada um de o material de vedação (23) e a camada de revestimento interno (1?) pode ser compreendido de um material termoplástico semicristalino. Além disso, um material de reforço (2?) pode ser fornecido na camada de revestimento interno (1?).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção diz respeito a um tubo ou mangueira flexível para alta pressão ou aplicações de alta pressão/alta temperatura e particularmente, embora não exclusivamente, à construção de uma conexão selada entre o tubo ou mangueira e um elemento de acoplamento metálico. Em uma modalidade da invenção, um dispositivo de reforço é incorporado a um revestimento interno do tubo ou mangueira flexível. O tubo ou mangueira flexível da presente invenção primariamente é pretendido para ser adequado para o transporte de líquidos de hidrocarboneto ou gases e/ou água. Também são revelados métodos para fabricar um tubo ou mangueira flexível tendo as características mencionadas anteriormente. Embora os termos “tubo” e “mangueira” de uma maneira geral sejam usados como sinônimos por toda a presente revelação, um tubo pode ser entendido como sendo relativamente menos flexível do que uma mangueira onde o contexto assim permite.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Tubos ou mangueiras flexíveis são usados em aplicações tanto em terra firme quanto ao largo no campo de exploração petróleo e gás primariamente para o transporte de fluidos e gases. O termo “flexível” é para ser entendido para excluir construções substancialmente rígidas, tais como tubos de aço. Tubos ou mangueiras flexíveis tipicamente são usados para transportar petróleo bruto e gás pressurizados de alta temperatura de uma cabeça de poço baseada no fundo do mar para uma plataforma flutuante ou instalação de processamento. Entretanto, eles são igualmente adequados para carregar uma ampla faixa de fluidos de injeção ou de serviço com o objetivo de aprimorar ou manter saída de produção. Consequentemente, tubos ou mangueiras flexíveis são expostos a grandes variações de pressão e de temperatura tanto internas quanto externas.

[003] Classificações de pressão e temperatura de tubos ou mangueiras típicos são reveladas, por exemplo, no padrão 7K do Instituto Americano do Petróleo (API) - quinta edição - junho de 2010, intitulado ‘Drilling and Well Servicing Equipment’ (ver parágrafos 9.6.1, 9.6.3.1 e a Tabela 9). Orientação adicional a respeito de condições de pressão e/ou de temperatura suportadas por tubos ou mangueiras flexíveis (tipicamente de diâmetro de 3” (76,2 mm) e acima) pode ser encontrada nos padrões API, 16C (ver as Tabelas 3.4.1, 3.4.2, 3.4.3 e 3.5.2.1), OCIMF, 17J e 17K. Em mangueiras de diâmetro moderado a classificação de pressão tipicamente será de várias centenas de bars (por exemplo, da ordem de 10 a mais de 100 MPa), e diminuirá com diâmetro de mangueira crescente. Tubos ou mangueiras flexíveis devem ser capazes de suportar condições de temperaturas típicas de aproximadamente -40 °C a +132 °C dependendo da aplicação.

[004] Tubos flexíveis podem ser divididos em duas categorias: colados e não colados. Tubos flexíveis não colados compreendem tipicamente um número de camadas de armadura metálicas e camadas antidesgaste/antiatrito poliméricas pelo que um grau de deslizamento relativo entre pelo menos duas camadas adjacentes é possível. Mesmo onde uma camada é embutida dentro de uma outra, as características não coladas podem ser demonstradas por meio de um simples teste de arrancar, por exemplo, uma camada de reforço de cordões de aço para fora de sua matriz de polímero circundante. Este teste é baseado em uma versão adaptada do ‘Standard Test Method for Rubber Property - Adhesion to Steel Cord’ (ASTMD 2229-85).

[005] Tubos colados - os quais são usados comumente para uma faixa de aplicações similares às dos tubos não colados - impossibilitam qualquer deslizamento entre camadas adjacentes. Tubos colados empregam um tubo de revestimento interno elastomérico ou termoplástico que algumas vezes é extrusado sobre ou unido a uma carcaça de metal subjacente e circundado por uma camada de armadura. O tubo total pode ser considerado como sendo um compósito de cabo ou fio de metal unido (revestido de latão ou galvanizado) e camadas elastoméricas, com a possível inclusão de uma camada de revestimento interno termoplástico tal como observado a seguir. Tubos colados são testados para assegurar que eles são capazes de suportar eventos de descompressão rápida de gás que podem causar um fenômeno de empolamento nas suas camadas mais internas. Tipos de tubos flexíveis colados podem ser usados como colunas de ascensão flexíveis, mangueiras de carregamento ou mangueiras para exploração (mangueiras rotativas, mangueiras restringidoras e de paralisação, mangueiras de lama e de cimento).

[006] A fim de evitar perdas por permeação de líquido e de gás, um tubo termoplástico - ou um tubo tendo um revestimento interno termoplástico - frequentemente é empregado a fim de aprimorar sua capacidade de vedação total. Entretanto, alguns fluidos ou gases podem ser muito agressivos e podem causar degradação rápida de certos revestimentos de polímeros ou de plásticos, especialmente em temperaturas mais altas. Para abordar este problema, é conhecido empregar tipos de polímeros mais inertes quimicamente dentro do tubo e/ou em seu revestimento interno (se presente) tal como polietileno reticulado (PEX), poliamida 11/12 (PA11/PA12), etileno tetrafluoretileno (ETFE), fluoreto de polivinilideno (PVDF) ou cetona de éter de poliéter (PEEK). Embora estes polímeros projetados ofereçam muitas vantagens em termos de resistência à temperatura, resistência à corrosão ácida, comportamento antirrachadura, baixa permeabilidade de gás/líquido, etc., eles são conhecidos como sendo menos efetivos em assegurar uma vedação de boa qualidade com um acoplamento de mangueira (isto é, uma conexão de tubo para tubo ou de tubo para encaixe de extremidade). Frequentemente estes revestimentos são reforçados com uma carcaça interna (aço inoxidável).

[007] Para assegurar uma vedação segura entre um tubo, ou um revestimento interno do mesmo, e um acoplamento (isto é, uma conexão de tubo para tubo ou de tubo para encaixe de extremidade) todos os ‘caminhos de vazamento’ devem ser eliminados. Um caminho de vazamento é qualquer caminho permitindo que fluido ou gás pressurizado equalize com um estado de pressão inferior. Tecidos, bolsas de ar, cabos de armadura ou qualquer falha de união contínua entre camadas ou materiais adjacentes dentro da construção de tubo podem todos dar origem a um ‘caminho de vazamento’ como este causando acúmulos de gás/líquido localizados resultando em empolamento e, no final, em falha do tubo flexível. Uma vedação segura e efetiva é uma exigência de segurança fundamental para tubos colados de alta pressão e de alta temperatura. Conforme o conhecimento do inventor, todos os fabricantes de mangueiras coladas até esta data têm empregado um composto de vedação à base de elastômero, por exemplo, tal como aquele revelado na GB2329439B (Antal e outros).

[008] Elastômeros constituem a mais flexível, deformável e elástica das três classes dos materiais de polímero não metálicos. Uma característica do comportamento de todos os elastômeros é que eles são inerentemente permeáveis a gases e vapores. Quando usados dentro de um tubo flexível para aplicações de alta temperatura/alta pressão, transmissão de gases dissolvidos em microvazios dentro da estrutura elastomérica tornam o tubo mais propenso a romper durante um evento de despressurização rápida, isto é, pelo qual bolhas se formam dentro dos microvazios quando pressão externamente ao tubo é perdida. Este tipo de falha de tubo é conhecido como ‘descompressão explosiva’ e resulta em uma falha catastrófica da vedação e/ou revestimento de tubo.

[009] Em um esforço para minimizar instâncias de ‘descompressão explosiva’, tubos flexíveis para aplicações de alta temperatura/alta pressão tipicamente empregam um revestimento termoplástico interno para reduzir a probabilidade de permeação de líquido/gás; e uma carcaça interna de tira de aço enrolada localizada radialmente dentro do revestimento termoplástico para reduzir a probabilidade de empolamento. Embora tais medidas preventivas de uma maneira geral sejam efetivas ao longo do comprimento de um tubo, a conexão selada entre um tubo e seu acoplamento (isto é, uma conexão de tubo para tubo ou de tubo para encaixe de extremidade) é uma área em que permanece a questão de tensões de vedação. Tais tensões surgem de compressão aplicada mecanicamente e/ou de compressão surgindo da pressão hidrostática do fluido sendo vedado.

[010] Em termos de suas propriedades funcionais, elastômeros são macios, substancialmente elásticos e substancialmente incompressíveis. Tais características tornam os elastômeros adequados para uso como vedações primárias na interface de um tubo e seu acoplamento. A inerente incompressibilidade de elastômeros significa que tensões altas podem ser resistidas, e pressões altas podem ser acomodadas, quando o material de elastômero é muito restringido. Vedações elastoméricas, portanto, são uma escolha automática para aplicações de alta temperatura/alta pressão. Apesar disso, diversos modos de falha ou deterioração elastomérica estão bem documentados, tal como resumido nas Tabelas 1 e 2 no Health & Safety Executive Report No. 320 (2005) intitulado: ‘Elastomers for fluid containment in offshore oil and gas production: Guidelines and review’ (ISBN 0 7176 2969 4). Na Tabela 1, um modo de falha de “descompressão de gás rápida ou descompressão explosiva (ED)” é descrito tal como se segue: “Gás dissolvido no elastômero sob condições de alta pressão resulta de solução e forma bolhas no material quando a pressão externa é perdida”. As bolhas podem crescer o suficiente para causar fratura do material (por exemplo, de vedações) ou de uma interface (por exemplo, entre o revestimento e camada adjacente em uma mangueira).

[011] Em virtude dos modos conhecidos de falha ou deterioração elastomérica, dos quais somente um foi descrito anteriormente, o presente inventor concluiu que existe uma exigência para arranjos de tubos flexíveis alternativos fornecendo um melhoramento reconhecível em relação ao desempenho de vedação enquanto que simplificando construção total de tubo e métodos de fabricação. Em particular, melhoramentos adicionais em termos da capacidade de um tubo ou mangueira flexível e de qualquer acoplamento associado para suportar condições hostis, durante um período maior, seriam altamente desejáveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[012] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um tubo flexível de polímero sintético compreendendo: (i) uma camada de armadura circundando uma extremidade do tubo flexível; (ii) um acoplamento de tubo disposto na extremidade do tubo e circundando a camada de armadura; (iii) uma área de vedação definida por uma parte rebaixada do acoplamento de tubo; e (iv) um material de vedação disposto na área de vedação; em que a dita extremidade de tubo se estende para dentro da área de vedação e é unida ao material de vedação, e caracterizado em que o material de vedação é não elastomérico e tanto o material de vedação quanto o tubo flexível compreendem a mesma classe de polímero sintético selecionado do grupo compreendendo termoplásticos e termorrígidos.

[013] Opcionalmente, cada um de o tubo flexível e o material de vedação compreende um material termoplástico semicristalino.

[014] Em uma modalidade, o material de vedação é fornecido como um fluido ou polímero sintético fundido injetável.

[015] Em uma modalidade alternativa, o material de vedação é fornecido como uma vedação fundível sólida.

[016] Opcionalmente, a vedação fundível sólida compreende partículas metálicas selecionadas de um ou mais do grupo compreendendo: fibras, grãos grosseiros, lascas ou pó fino.

[017] Opcionalmente, tamanhos diferentes de partículas metálicas são distribuídos por toda a vedação fundível sólida.

[018] Opcionalmente, somente uma camada de revestimento interno do tubo flexível compreende um material termoplástico semicristalino que se estende para dentro da área de vedação.

[019] Opcionalmente, um material de reforço é fornecido dentro da camada de revestimento interno, mas não é unido ao seu material termoplástico semicristalino.

[020] Alternativamente, um material de reforço é fornecido dentro da camada de revestimento interno que é totalmente unido ao seu material termoplástico semicristalino por meio de uma camada de ligação de adesivo.

[021] Opcionalmente, o material de reforço compreende cordão de aço e/ou arames de aço enrolados helicoidalmente.

[022] Opcionalmente, dois ou mais cordões de aço e/ou arames de aço enrolados helicoidalmente separados são arranjados em um modo de intertravamento.

[023] Opcionalmente, o material de reforço é arranjado dentro da camada de revestimento interno em um modo enrolado em um ângulo entre 25 graus e 85 graus em relação ao eixo geométrico longitudinal do tubo flexível.

[024] Opcionalmente, o material de reforço compreende um ou mais fios e/ou mechas de fibras selecionadas da lista compreendendo: fibras de vidro, fibras de carbono, fibras UHmwPE (polietileno de ultra-alto peso molecular) e fibras de aramida.

[025] Opcionalmente, um elemento de aquecimento elétrico é fornecido dentro da camada de revestimento interno.

[026] Opcionalmente, o elemento de aquecimento elétrico compreende um ou mais materiais selecionados da lista compreendendo: fios condutivos, cabos condutivos, tecidos condutivos ou compósitos condutivos.

[027] Opcionalmente, o material termoplástico semicristalino da camada de revestimento interno é unido diretamente ao material termoplástico semicristalino do material de vedação por meio de uma ligação de polímero para polímero.

[028] Opcionalmente, o material termoplástico semicristalino do material de vedação é unido diretamente ao acoplamento de tubo por meio de uma ligação de polímero para metal.

[029] Alternativamente, o material termoplástico semicristalino do material de vedação é unido indiretamente à camada de revestimento interno e/ou ao acoplamento de tubo por meio de uma camada de ligação de adesivo intermediária.

[030] Opcionalmente, a camada de ligação de adesivo também compreende um material termoplástico semicristalino.

[031] Opcionalmente, o material termoplástico semicristalino da camada de revestimento interno e/ou do material de vedação é um material de fluoreto de polivinilideno (PVDF).

[032] Alternativamente, o material termoplástico semicristalino da camada de revestimento interno e/ou do material de vedação é um material de polietileno reticulado (PEX).

[033] Alternativamente, o material termoplástico semicristalino da camada de revestimento interno e/ou do material de vedação é um material de perfluoralcoxi (PFA).

[034] Opcionalmente, o acoplamento de tubo é formado de um metal ou de uma liga de metal.

[035] Opcionalmente, um elemento de luva cilíndrico é disposto debaixo do revestimento interno na extremidade do tubo flexível e coopera com o acoplamento de tubo perto da área de vedação para suportar uma parte da camada de revestimento interno se estendendo para dentro da área de vedação.

[036] Opcionalmente, uma superfície externa do elemento de luva cilíndrico é inclinada em um ângulo agudo em relação ao eixo geométrico longitudinal central do tubo.

[037] Opcionalmente, a camada de revestimento interno é acoplada ao acoplamento de tubo por meio de uma conexão crimpada ou estampada.

[038] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um método de fabricar um tubo flexível de polímero sintético, compreendendo as etapas de: (i) fornecer um acoplamento de tubo compreendendo uma parte rebaixada definindo uma área de vedação; (ii) fornecer um tubo flexível e uma camada de armadura circundando o tubo; (iii) fornecer um material de vedação para introdução na área de vedação; (iv) encaixar o acoplamento de tubo à extremidade do tubo; e (v) estabelecer uma ligação química de polímero para polímero e de polímero para metal permanente dentro da área de vedação entre a dita extremidade de tubo e o material de vedação; e o acoplamento de tubo e o material de vedação respectivamente; em que o material de vedação é não elastomérico e tanto o material de vedação quanto pelo menos uma parte do tubo flexível são compostos da mesma classe de polímero sintético selecionado do grupo compreendendo termoplásticos e termorrígidos.

[039] Opcionalmente, o método inclui a etapa adicional de fornecer um dispositivo de reforço dentro do tubo flexível.

[040] Opcionalmente, um elemento de suporte é introduzido debaixo de uma superfície interna da dita extremidade de tubo antes ou após a etapa de encaixar o acoplamento de tubo à extremidade de tubo.

[041] Em uma modalidade, o elemento de suporte é introduzido antes de encaixar o acoplamento de tubo a fim de expandir o diâmetro da extremidade de tubo, a parte expandida sendo suportada perto da área de vedação uma vez que o acoplamento de tubo seja encaixado.

[042] Opcionalmente, a etapa de estabelecer uma ligação química permanente dentro da área de vedação envolve introduzir o material de vedação na área de vedação por meio de injeção através de uma passagem ligando a área de vedação ao exterior do acoplamento de tubo.

[043] Em uma modalidade alterativa, a etapa de estabelecer uma ligação química permanente dentro da área de vedação envolve introduzir o material de vedação na área de vedação ao montar uma vedação fundível sólida sobre o tubo, perto da extremidade de tubo, antes de encaixar o acoplamento de tubo à extremidade de tubo.

[044] Opcionalmente, a etapa de encaixar o acoplamento de tubo à extremidade de tubo é seguida pela etapa de introduzir o elemento de suporte debaixo de uma superfície interna da dita extremidade de tubo, o elemento de suporte incorporando um aquecedor que funde a vedação fundível sólida dentro da área de vedação.

[045] Opcionalmente, a etapa de introduzir o elemento de suporte envolve empregar um elemento de suporte inflável que é inflado temporariamente contra a superfície interna da dita extremidade de tubo enquanto a ligação química permanente é estabelecida.

[046] Alternativamente, a etapa de introduzir o elemento de suporte é seguida por estampar permanentemente o elemento de suporte contra a superfície interna da dita extremidade de tubo.

[047] Opcionalmente, a etapa de fundir a vedação fundível sólida dentro da área de vedação é acompanhada pela etapa de aplicar um vácuo para remover substancialmente todo o ar da área de vedação.

[048] Opcionalmente, cada uma das etapas de fornecer um tubo flexível e fornecer um material de vedação inclui fornecer um tubo e material de vedação compreendendo um material termoplástico semicristalino.

[049] Opcionalmente, a etapa de estabelecer uma ligação química permanente envolve resfriar o material de vedação.

[050] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecida uma mangueira flexível elastomérica compreendendo: (i) uma camada de revestimento interno termoplástico semicristalino; (ii) uma camada de armadura circundando a camada de revestimento interno em uma extremidade da mangueira flexível; (iii) um acoplamento de mangueira disposto na extremidade da mangueira e circundando a camada de armadura; (iv) uma área de vedação definida por uma parte rebaixada do acoplamento de mangueira; e (v) um material de vedação termoplástico semicristalino, ou um material de vedação elastomérico reticulado, disposto na área de vedação; em que uma parte da camada de revestimento interno na dita extremidade de mangueira se estende para dentro da área de vedação e é unida ao material de vedação, caracterizada em que um material de reforço é fornecido dentro da camada de revestimento interno.

[051] Opcionalmente, o material de reforço não é unido ao material termoplástico semicristalino.

[052] Opcionalmente, o material de reforço compreende cordão de aço e/ou arames de aço enrolados helicoidalmente.

[053] Opcionalmente, dois ou mais cordões de aço e/ou arames de aço enrolados helicoidalmente separados são arranjados em um modo de intertravamento.

[054] Opcionalmente, o material de reforço é arranjado dentro da camada de revestimento interno em um modo enrolado em um ângulo entre 25 graus e 85 graus em relação ao eixo geométrico longitudinal da mangueira flexível.

[055] Opcionalmente, o material de reforço compreende um ou mais fios e/ou mechas de fibras selecionadas da lista compreendendo: fibras de vidro, fibras de carbono, fibras UHmwPE (polietileno de ultra-alto peso molecular) e fibras de aramida.

[056] Opcionalmente, um elemento de aquecimento elétrico é fornecido dentro da camada de revestimento interno.

[057] Opcionalmente, um elemento de luva cilíndrico é disposto debaixo do revestimento interno na extremidade da mangueira flexível e coopera com o acoplamento de mangueira perto da área de vedação para suportar uma parte da camada de revestimento interno que se estende para dentro da área de vedação.

[058] Em uma modalidade, o material de vedação é fornecido como um fluido ou polímero sintético fundido injetável.

[059] Em uma modalidade alternativa, o material de vedação é fornecido como uma vedação fundível sólida.

[060] Opcionalmente, a vedação fundível sólida compreende partículas metálicas selecionadas de um ou mais do grupo compreendendo: fibras, grãos grosseiros, lascas ou pó fino.

[061] Opcionalmente, tamanhos diferentes de partículas metálicas são distribuídos por toda a vedação fundível sólida.

[062] Opcionalmente, a camada de revestimento interno é acoplada ao acoplamento de mangueira por meio de uma conexão crimpada ou estampada.

[063] Opcionalmente, todas as camadas adjacentes da mangueira flexível são parcialmente ou totalmente unidas em uma conexão permanente.

[064] Opcionalmente, uma camada de cobertura externa circunda a camada de armadura e compreende um material termoplástico semicristalino.

[065] Opcionalmente, um material de reforço é fornecido dentro da camada de cobertura externa.

[066] Opcionalmente, o material de reforço compreende um ou mais materiais selecionados da lista compreendendo cordão de aço, fios de aço, fios de fibras e mechas de fibras.

[067] Opcionalmente, os fios ou mechas de fibras compreendem uma ou mais fibras selecionadas da lista compreendendo fibras de vidro, fibras de carbono, fibras UHmwPE (polietileno de ultra-alto peso molecular) e fibras de aramida.

[068] Opcionalmente, o material de reforço dentro da cobertura externa é alinhado em um modo unidirecional, bidirecional ou multidirecional.

[069] Opcionalmente, o material de reforço dentro da camada de cobertura externa é fornecido dentro de um tecido ou de uma fita dobrada.

[070] Opcionalmente, uma camada de cobertura de intertravamento de aço inoxidável circunda o exterior da mangueira flexível.

[071] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é fornecido um método de fabricar uma mangueira flexível elastomérica, compreendendo as etapas de: (vi) fornecer um acoplamento de mangueira compreendendo uma parte rebaixada definindo uma área de vedação; (vii) fornecer uma mangueira compreendendo uma camada de revestimento interno termoplástico semicristalino, e uma camada de armadura circundando a camada de revestimento interno em uma extremidade da mangueira flexível; (viii) fornecer um material de vedação termoplástico semicristalino, ou um material de vedação elastomérico reticulado, para introdução na área de vedação; (ix) fornecer um material de reforço dentro da camada de revestimento interno; (x) encaixar o acoplamento de tubo à extremidade da mangueira; e (xi) estabelecer uma ligação química permanente dentro da área de vedação entre a extremidade de mangueira e o material de vedação; e o acoplamento de mangueira e o material de vedação respectivamente.

[072] Opcionalmente, a etapa de estabelecer uma ligação química permanente dentro da área de vedação envolve introduzir o material de vedação na área de vedação ao montar uma vedação fundível sólida perto da extremidade de mangueira antes de encaixar o acoplamento de mangueira à extremidade de mangueira.

[073] Opcionalmente, a etapa de encaixar o acoplamento de mangueira à extremidade de mangueira é seguida pela etapa de introduzir um elemento de suporte debaixo de uma superfície interna da dita extremidade de mangueira, o elemento de suporte incorporando um aquecedor que funde a vedação fundível sólida dentro da área de vedação.

[074] Opcionalmente, a etapa de introduzir o elemento de suporte envolve empregar um elemento de suporte inflável que é inflado temporariamente contra a superfície interna da dita extremidade de mangueira enquanto a ligação química permanente é estabelecida.

[075] Alternativamente, a etapa de introduzir um elemento de suporte é seguida por estampar permanentemente o elemento de suporte contra a superfície interna da dita extremidade de mangueira.

[076] Opcionalmente, a etapa de fundir a vedação fundível sólida dentro da área de vedação é acompanhada pela etapa de aplicar um vácuo para remover substancialmente todo o ar da área de vedação.

[077] Uso das palavras “precedido por”, “seguido por”, “antes”, “após” não é necessariamente pretendido para significar imediatamente “precedido por”, etc., a não ser que o contexto assim demande.

[078] Modalidades da presente invenção serão descritas agora, somente a título de exemplo, com referência para os desenhos anexos, nos quais:

[079] A figura 1 é uma vista seccional transversal esquemática mostrando um acoplamento de tubo ou de mangueira encaixado sobre a extremidade de um tubo ou mangueira flexível;

[080] A figura 2a é uma vista seccional transversal esquemática mostrando a área de vedação da figura 1 com mais detalhes;

[081] A figura 2b é uma vista seccional transversal esquemática mostrando a área de vedação da figura 2a enchida com um material de vedação não elastomérico;

[082] A figura 3a é uma vista seccional transversal esquemática mostrando uma área de vedação alternativa permitindo mais agarramento mecânico;

[083] A figura 3b é uma vista seccional transversal esquemática mostrando a área de vedação alternativa da figura 3a enchida com um material de vedação não elastomérico;

[084] A figura 4a é uma vista seccional transversal esquemática mostrando o ângulo de assentamento de reforço dentro do revestimento interno;

[085] A figura 4b é uma vista seccional transversal esquemática mostrando um ângulo de assentamento alternativo e um dispositivo(s) de aquecimento dentro do revestimento interno;

[086] A figura 5 é uma vista seccional transversal esquemática mostrando um acoplamento de mangueira encaixado sobre a extremidade de um tubo ou mangueira flexível tendo uma estrutura externa de reforço alternativa;

[087] A figura 6 é uma vista seccional transversal esquemática mostrando um desenvolvimento de tubo ou de mangueira pelo qual as camadas componentes foram progressivamente removidas na direção da extremidade de tubo/mangueira em preparação para encaixar um acoplamento de tubo/mangueira a isto;

[088] A figura 7 é uma vista seccional transversal esquemática mostrando um desenvolvimento de tubo ou de mangueira da figura 6 com um anel de vedação fundível montado na sua extremidade livre;

[089] A figura 8a é uma vista seccional transversal esquemática mostrando um acoplamento de tubo ou de mangueira encaixado sobre a extremidade do anel de vedação fundível da figura 7;

[090] A figura 8b é uma vista seccional transversal esquemática mostrando um acoplamento de tubo ou de mangueira encaixado sobre a extremidade de um anel de vedação fundível em forma de L alternativo;

[091] A figura 9 é uma vista seccional transversal esquemática correspondendo à figura 8a e mostrando um elemento de suporte incorporando um aquecedor por indução;

[092] A figura 10 é uma vista seccional transversal esquemática correspondendo à figura 8a e mostrando o estabelecimento de ligação química na área de vedação após remoção do elemento de suporte mostrado na figura 9;

[093] A figura 11a é uma vista seccional transversal esquemática mostrando a área de vedação da figura 8a com mais detalhes;

[094] A figura 11b é uma vista seccional transversal esquemática mostrando a área de vedação da figura 10 com mais detalhes.

[095] A figura 12a é uma vista seccional transversal esquemática mostrando a área de vedação da figura 8b com mais detalhes antes da ativação de um aquecedor por indução; e

[096] A figura 12b é uma vista seccional transversal esquemática mostrando a área de vedação da figura 8b com mais detalhes após ativação de um aquecedor por indução.

[097] A figura 1 mostra uma vista seccional transversal esquemática de uma extremidade de uma mangueira flexível circundada por um acoplamento de mangueira anular 13. A camada mais interna da mangueira flexível é um revestimento interno de polímero semicristalino 1 dentro da qual é embutido um material de reforço 2. Em algumas modalidades (não mostradas) um intertravamento ou carcaça de aço inoxidável flexível pode ser disposto radialmente dentro (isto é, debaixo) do revestimento interno 1 e ligado quimicamente ou crimpado a ele para formar a camada mais interna.

[098] O revestimento interno 1 pode ser formado de qualquer tipo adequado de termoplástico semicristalino, por exemplo, polímeros derivados de poliolefinas. Possíveis opções incluem, mas não estão necessariamente limitadas a estas: polipropileno; polietileno inteiramente ou parcialmente reticulado; poliamidas tais como poliamida-poliimida; poliimida (PI) (PA6, PA11 ou PA12); poliuretanos (PU); poliureias; poliésteres; poliacetais; poliéteres tais como polietersulfona (PES); polióxidos; polissulfetos tais como sulfeto de polifenileno (PPS); polissulfonas tais como poliarilssulfona (PAS); poliacrilatos; tereftalato de polietileno (PET); poliéter-éter-cetonas (PEEK); polivinilos; poliacrilonitrilos; polietercetonacetona (PEKK). Opções adicionais incluem copolímeros dos indicados anteriormente tais como polímeros fluorados; homopolímeros ou copolímeros, por exemplo, de trifluoretileno e (VF3) ou tetrafluoretileno; copolímeros ou terpolímeros compreendendo dois ou mais elementos diferentes selecionados de VF2, VF3, clorotrifluoretileno, tetrafluoretileno, hexafluoropropeno ou hexafluoroetileno; misturas de polímeros compreendendo um ou mais dos polímeros e materiais compósitos mencionados anteriormente, tal como um polímero mencionado anteriormente composto com fibras de reforço tais como fibras de vidro e/ou fibras de carbono e/ou fibras de aramida. A escolha de termoplástico semicristalino para uma dada aplicação dependerá das condições de serviço esperadas específicas do tubo flexível e possivelmente de outras considerações tais como facilidade de fabricação e custo.

[099] O revestimento interno 1 é circundado por uma camada de tecido de consolidação 8. A camada de tecido 8 - a qual pode incluir borracha - é circundada por uma luva de aço 7 que aumenta em espessura na direção da extremidade da mangueira flexível. A luva de aço 7 é circundada por uma ou mais camadas de armadura 9 compreendendo, por exemplo, uma ou mais camadas enroladas helicoidalmente de cordão de aço, arames de aço ou fios ou mechas de fibras de vidro/carbono/aramida embutidos em uma camada de amortecimento de borracha 10. As camadas de armadura 9 e as camadas de amortecimento 10 podem ser fornecidas na forma de fita que é enrolada em volta do revestimento interno 1 em uma ou mais camadas. Diferentes camadas podem ser enroladas em diferentes ângulos de enrolamento.

[0100] Se presente, o material de reforço 2 dentro do revestimento interno 1 pode ter a forma de cordão de aço, arames de aço ou fios ou mechas de fibras enrolados helicoidalmente com um ângulo de enrolamento entre 25 graus e 85 graus em relação ao eixo geométrico longitudinal 100 da mangueira flexível (ver a figura 4a). Preferivelmente, o ângulo de enrolamento será tão próximo quanto possível do ângulo neutro de 54-55 graus. O ângulo de enrolamento pode ser ajustado dependendo de exigências particulares. Entretanto, o ângulo de enrolamento normalmente não será menor que 25 graus ou maior que 85 graus para assegurar comportamento de dobramento controlado. Excepcionalmente, o ângulo de enrolamento pode ser menor que 25 graus se a aplicação exigir que o revestimento interno 1 seja colapsável (ver a figura 4b). Nesse caso específico as camadas de reforço embutidas agem como um reforço para o revestimento interno 1 que limita o alongamento a um valor menor que o alongamento limiar do material termoplástico do revestimento interno. Em uma modalidade, uma ou mais camadas adicionais do mesmo material de reforço 2 poderiam estar em ângulos diferentes com materiais termoplásticos compatíveis sobre-extrusados para embutir inteiramente as respectivas camadas de reforço adicionais.

[0101] O cordão de aço e/ou arames de aço podem ser enrolados de tal maneira que enrolamentos adjacentes são travados. O material de reforço 2 também pode compreender fios e/ou mechas de fibras selecionados da lista compreendendo: fibras de vidro, fibras de carbono, fibras UHmwPE (polietileno de ultra-alto peso molecular) (Dyneema) e fibras de aramida. Será entendido que esta lista não é exclusiva. O material de reforço pode ser uma tecedura ou tecido têxtil constituído de um ou mais dos materiais mencionados anteriormente. O material de reforço 2 pode ser fornecido na forma de uma fita contendo um ou mais dos materiais mencionados anteriormente. O material de reforço 2 pode ser sobre-extrusado com o mesmo material termoplástico semicristalino do qual o revestimento interno 1 é feito. É preferível que o material de reforço 2 possa acomodar deformação por cisalhamento causada pela aplicação de cargas, por exemplo, durante dobramento. Portanto, o material de reforço 2 opcionalmente não é unido ao material termoplástico do revestimento interno 1 no qual ele é embutido.

[0102] Uma fonte de calor pode ser incorporada ao revestimento interno 1, por exemplo, ao adicionar uma camada de traços de aquecimento elétrico acima e/ou abaixo e/ou entre o material de reforço 2 (também mostrado na figura 4b). É essencial que o calor gerado seja mantido bem abaixo do ponto de fusão do material termoplástico do revestimento interno 1. Os elementos de traços de aquecimento podem compreender fios condutivos separados ou podem utilizar os cabos de aço ou tecidos ou materiais compósitos à base de aço do material de reforço 2 propriamente dito.

[0103] O diâmetro interno do acoplamento de mangueira anular 13 aumenta em um modo de uma maneira geral escalonado da esquerda para a direita tal como visto na figura 1. Uma parte rebaixada 3 é fornecida em uma extremidade do corpo do acoplamento de mangueira 13 mais próxima de seu diâmetro interno mais estreito. O termo “parte rebaixada” é para ser entendido neste contexto como definindo o espaço de diâmetro ampliado interno limitado pelo corpo de acoplamento de mangueira, pela luva cilíndrica 6 e pelas camadas mais internas 1, 8 da mangueira flexível, isto é, tal como indicado com o sombreado em diagonal espaçado proximamente nas figuras 1 e 5.

[0104] A parte de extremidade da mangueira flexível é preparada para receber o acoplamento de mangueira em um modo convencional, por exemplo, ao curar e remover para expor progressivamente suas camadas subjacentes. Uma luva interna cilíndrica 6 é disposta dentro da parte de extremidade da mangueira flexível. O diâmetro interno definido pela luva interna 6 é selecionado a fim de ser substancialmente igual ao diâmetro interno da mangueira flexível definido por seu revestimento interno 1. A superfície externa da luva interna 6 afunila na direção do eixo geométrico longitudinal 100. À medida que a luva interna 6 é inserida na extremidade da mangueira flexível sua(s) parte(s) afunilada(s) encaixa(m) com a superfície mais interna do revestimento interno 1. Inserção progressiva da luva interna 6 na mangueira flexível faz com que o diâmetro interno do revestimento interno 1 expanda à medida que ele é forçado para cima da(s) superfície(s) afunilada(s) da luva interna 6.

[0105] A parte rebaixada 3 do acoplamento de mangueira 13 é parcialmente fechada pela luva interna 6 quando o acoplamento de mangueira é encaixado sobre a extremidade expandida da mangueira flexível. Uma vez que posicionado sobre sua extremidade, o acoplamento de mangueira opcionalmente pode ser crimpado sobre a mangueira flexível pelo lado de fora. Uma resina epóxi 11 é introduzida - via tampas de extremidade 12 - na área entre a superfície interna do corpo de acoplamento de mangueira 13 e as camadas desnudadas da mangueira flexível.

[0106] Uma vez que o acoplamento de mangueira esteja no lugar, a luva interna 6 por esta razão suporta a parte de extremidade expandida do revestimento interno 1 dentro da parte rebaixada 3 do corpo de acoplamento de mangueira 13 juntamente com uma extremidade da camada de tecido circundante 8 e da luva de aço 7. Todas as três camadas são comprimidas - por exemplo, por meio de crimpagem ou de estampagem pelo lado de dentro - entre a superfície externa da luva interna 6 e uma superfície oposta do corpo de acoplamento de mangueira 13 em um modo que fecha o caminho entre a parte rebaixada 3 e os volumes cilíndricos internos da mangueira flexível e do acoplamento corpo 13.

[0107] O volume interno da parte rebaixada 3 - em seguida “a área de vedação” - é limitado pela parede interna do corpo de acoplamento 13 e - em uma modalidade preferida - pela superfície externa radial da luva interna 6. Uma parte de superfície da parede interna do corpo de acoplamento 13 é inclinada em um ângulo agudo em relação ao eixo geométrico longitudinal 100 da mangueira flexível. O ângulo agudo pode ser de aproximadamente 45 graus. Uma parte de extremidade da mangueira flexível - isto é, de seu revestimento interno 1 e da camada de tecido 8 - se estende para dentro da área de vedação 3 tal como mostrado com mais detalhes na figura 2a.

[0108] As figuras 3a e 3b mostram uma área de vedação alternativa 3 pela qual a parede interna do corpo de acoplamento 13 e a superfície externa radial da luva interna 6 são providas com um perfil de superfície serrilhado 16. As serrilhas 16 fornecem uma conexão mecânica aprimorada entre as superfícies dentro da área de vedação 3 e o material de vedação 15. Tal como mostrado na figura 3b, a presença das serrilhas 16 pode significar que a camada de ligação 14 necessita somente ser aplicada a quaisquer superfícies não serrilhadas dentro da área de vedação 3. Uma parte de superfície da parede interna do corpo de acoplamento 13 dentro da área de vedação 3 é inclinada em um ângulo obtuso em relação ao eixo geométrico longitudinal 100 da mangueira flexível. O ângulo obtuso pode ser de aproximadamente 135 graus. Isto serve para aumentar a área de superfície da ligação de vedação entre o material de vedação 15 e o corpo de acoplamento 13 e consequentemente reforça de modo adicional a ligação.

[0109] Uma passagem é fornecida através de uma superfície externa do corpo de acoplamento de mangueira 13 para fornecer acesso à área de vedação 3 por meio de uma tampa de extremidade removível 5. Em uma modalidade, um material de vedação não elastomérico pode ser introduzido na área de vedação 3 através da passagem usando um conector de bico incorporado 4. Tal como mostrado na figura 2b, o material de vedação 15 enche completamente a área de vedação 3 e pode ser curado para estabelecer uma ligação química de polímero para polímero e de polímero para metal permanente entre a parte de extremidade do revestimento interno 1 e o material de vedação 15; e as superfícies do corpo de acoplamento de mangueira 13 e o material de vedação 15 respectivamente. Tal com mostrado mais claramente nas figuras 2a e 3a, um anel de aço ou de polímero sintético 25 carregando uma superfície de vedação elastomérica 22 é fornecido entre uma superfície interna do corpo de acoplamento de mangueira 13 e a camada interna 1 da mangueira flexível. Isto executa as funções duplas de: (ii) impedir que resina epóxi, introduzida via tampas de extremidade 12, entre na área de vedação; e (ii) fornecer uma força compressiva para as camadas entre ela e a luva interna 6 (isto é, via revestimento interno 1 e material de reforço 2, se presente).

[0110] Para alguns tipos do material de vedação 15, união completa entre as respectivas superfícies dentro da área de vedação 3 exige que elas sejam revestidas com uma camada de ligação 14 antes de introduzir o material de vedação 15. A camada de ligação pode ser aplicada usando técnicas de revestimento eletrostático convencionais. Aplicação de uma camada de ligação também pode adicionar isolamento térmico e resistência mecânica à conexão dentro da área de vedação 3.

[0111] Em uma modalidade, o material de vedação 15 compreende um material termoplástico semicristalino não elastomérico tal como um fluoreto de polivinilideno (PVDF) de grau de injeção, perfluoralcoxi (PFA) ou um polietileno reticulado (PEX). Em uma modalidade, cada um de o material de vedação 15, o revestimento interno 1 e a camada de ligação 14 compreende um material termoplástico semicristalino não elastomérico. De forma ideal, o revestimento interno 1, a camada de ligação 14 e o material de vedação 15 são formados do mesmo material termoplástico semicristalino não elastomérico a fim de criar uma estrutura de polímero homogênea única fornecendo a melhor ligação química possível entre o corpo de acoplamento de mangueira 13 e o revestimento interno 1 dentro da área de vedação 15.

[0112] A estrutura de polímero homogênea, por exemplo, com base nos materiais PVDF, PFA ou PEX discutidos anteriormente, será substancialmente impermeável a líquido em uma diferença de pressão da ordem de 5-10 bars (500-1.000 kPa). Consequentemente, qualquer material de reforço 2 embutido no revestimento interno 1 fica protegido contra corrosão. Se a estrutura de polímero selecionada for formada de um material termoplástico mais permeável a líquido então um material de reforço à base de fibras 2 (tal como descrito anteriormente) pode ser utilizado como uma alternativa para o aço. Onde material à base de fibras é indesejável, arame ou cabo de aço galvanizado pode ser empregado como um recurso de proteção contra corrosão.

[0113] Todas as camadas adjacentes da mangueira flexível são ligadas quimicamente de forma permanente umas às outras em um modo conhecido na técnica. Entretanto, em uma modalidade preferida é importante que o processo de união empregado não afete a natureza não unida do material de reforço 2 dentro do revestimento interno 1 da mangueira flexível. Por exemplo, o material termoplástico, por exemplo, PEX, pode se tornar reticulado ao adicionar o material de reforço 2,

[0114] O material termoplástico do revestimento interno 1 é ligado quimicamente de forma permanente e inteiramente às camadas de armadura encerradas de borracha circundantes 9, 10. Consequentemente, deformação por cisalhamento do material termoplástico do revestimento interno 1 durante dobramento e a aplicação de cargas combinadas pode ser minimizada. Os materiais PVDF, PFA ou PEX discutidos anteriormente têm propriedades de união e mecânicas suficientes para aplicações de alta pressão. Se materiais mais inertes e resistentes à temperatura tais como termoplásticos parcialmente ou inteiramente fluorados forem empregados, etapas de produção adicionais podem ser exigidas para obter união total. O termo união total é para ser entendido como significando que o limite de resistência mecânica da borracha de elastômero ou aquele da camada termoplástica é excedido antes de a ligação ser rompida. Uma vez que deformação e cargas compostas em um tubo inteiramente unido são suportadas tanto pelo revestimento interno 1 quanto pelas camadas de armadura encerradas de borracha circundantes 9, 10, isto ajuda a evitar mecanismos falhos conhecidos e fornece um melhoramento de desempenho significativo em mangueiras flexíveis.

[0115] As camadas externas da mangueira flexível circundando as camadas de armadura encerradas de borracha 9, 10 compreendem uma camada antidesgaste 17 e uma cobertura externa 18. Estas camadas podem ser aplicadas na forma de fitas e podem compreender material de reforço unidirecional, bidirecional ou multidirecional selecionado de um ou mais dos tipos já descritos anteriormente. As camadas externas podem ser sobre- extrusadas com uma camada termoplástica final. Por exemplo, uma camada resistente a impacto 19 na forma de uma fita UHmwPE (polietileno de ultra-alto peso molecular) pode ser aplicada para fornecer características extras de resistência a impacto e antidesgaste. Um arranjo alternativo (mostrado na figura 8b) pode empregar as camadas de tecido de aço/fibras híbridas ou reforçadas com fibras 26 além das fitas, ou em vez delas, como uma camada resistente a impacto. As camadas externas se estendem sobre o corpo de acoplamento 13 do acoplamento de mangueira fixado.

[0116] Um arranjo alternativo para a camada externa da mangueira flexível está mostrado na figura 5 pelo qual o intertravamento de aço inoxidável 21 é empregado sobre uma camada amortecedora de borracha intermediária 20. Este arranjo pode ficar mais sujeito a danos dentro da área de poço de um navio sonda ou plataforma do que o arranjo alternativo mostrado na figura 1.

[0117] Um modo alternativo de efetuar uma conexão selada entre uma mangueira e um elemento de acoplamento metálico será descrito agora com referência para as figuras 6 a 12b. A figura 6 é uma vista seccional transversal esquemática mostrando as camadas componentes de uma mangueira que é substancialmente similar àquela ilustrada nas figuras 1 e 5. As camadas componentes foram removidas progressivamente na direção da extremidade livre da mangueira (isto é, no lado esquerdo da figura 6) em preparação para encaixar um acoplamento de mangueira a isto no modo descrito a seguir.

[0118] A camada mais interna da mangueira flexível é um revestimento interno de polímero semicristalino 1’ dentro do qual é embutido um material de reforço 2’. O revestimento interno é exposto na extremidade livre da mangueira e é formado com um chanfro angulado na sua extremidade distal que é complementar em forma a uma sede anular formada no acoplamento de mangueira 13’ (ver o lado esquerdo do rebaixo nas figuras 11a a 12b). O revestimento interno 1’ pode ser formado de qualquer tipo adequado de termoplástico semicristalino, por exemplo, polímeros derivados de poliolefinas tal como já descrito anteriormente com referência para a modalidade da figura 1. As várias camadas que circundam o revestimento interno 1’ também foram descritas anteriormente com referência para a modalidade da figura 1 e assim não necessitam ser reproduzidas aqui. Entretanto, tal como mostrado nas figuras 6 a 12b, é possível remover a camada de tecido 8 (mostrada na modalidade das figuras 1 a 5) por causa de o reforço interno 2’ poder ser projetado para assumir sua função estrutural.

[0119] A figura 7 mostra um anel de vedação fundível 23 que é montado de forma deslizável sobre a parte exposta do revestimento interno 1’ na extremidade livre da mangueira. O anel de vedação fundível 23 é um híbrido de material termoplástico semicristalino (preferivelmente do mesmo tipo do revestimento interno) e partículas metálicas selecionadas de um ou mais do grupo compreendendo: fibras, grãos grosseiros, lascas ou pó fino. As partículas podem ser fornecidas como uma mistura de tamanhos diferentes para assegurar uma distribuição uniforme por toda a vedação fundível sólida.

[0120] A figura 8a mostra um acoplamento de mangueira anular 13’ que foi encaixado ao ser empurrado sobre a extremidade livre da mangueira e alinhado de forma apropriada com o eixo geométrico longitudinal central 100’. O acoplamento de mangueira 13’ pode ser unido às camadas desnudadas da mangueira flexível. Isto é alcançado em um modo conhecido ao primeiro aquecer o acoplamento de mangueira 13’ (por exemplo, por meio de uma bobina de indução) e introduzir uma resina epóxi através das tampas de extremidade 12’. A fim de impedir que resina epóxi entre na área de vedação, um anel de metal ou de polímero 25’ carregando uma superfície de vedação de elastômero 22’ é montado acima do revestimento interno 1’ adjacente à luva de aço 7’. O diâmetro interno do acoplamento de mangueira anular 13’ aumenta em um modo de uma maneira geral escalonado da esquerda para a direita tal como visto na figura 8a. Uma parte rebaixada 3’ é fornecida em uma extremidade do corpo do acoplamento de mangueira 13’ mais próxima de seu diâmetro interno menor e define uma área de vedação.

[0121] O termo “parte rebaixada” é para ser entendido neste contexto como definindo o espaço interno de diâmetro ampliado limitado pelo corpo de acoplamento de mangueira e pelo revestimento interno da mangueira flexível, isto é, incluindo o volume dentro do qual o anel de vedação fundível sólido 23 é assentado. A passagem radial fechada pela tampa de extremidade 5’ inicialmente está vazia tal como mostrado mais claramente na figura 11a. Um bico conector 4’ é fornecido dentro desta passagem para permitir conexão de uma mangueira de vácuo. A parte rebaixada pode ser provida com uma sede anular dentro da qual uma parte de extremidade do anel de vedação fundível sólido 23 pode ser recebida (ver o lado esquerdo da parte rebaixada 23’ nas figuras 8 a 12b). Isto garante um intertravamento mecânico seguro entre o acoplamento de mangueira anular 13’ e o anel de vedação fundível 23 antes de o mesmo ser aquecido tal como descrito a seguir.

[0122] A figura 8b é similar à figura 8a, mas mostra um arranjo alternativo pelo qual o anel de vedação fundível 23’ é em forma de L em seção transversal a fim de se estender sobre ambas de a superfície externa e a extremidade distal do revestimento interno 1’ na extremidade livre da mangueira. Este arranjo está mostrado com mais detalhes nas figuras 12a e 12b antes e após ativação do aquecedor por indução, respectivamente.

[0123] A figura 9 mostra o mesmo arranjo da figura 8a em que um elemento de suporte - na forma de uma mangueira de borracha de silicone selada incorporando uma bobina de indução aquecível - foi introduzido debaixo do revestimento interno. Em uso, a mangueira de borracha de silicone selada é inflada usando uma linha de fornecimento de ar 29 a fim de aplicar uma pressão de suporte radial contra a parede interna cilíndrica do revestimento interno 1’. Antes e/ou durante ativação da bobina de indução aquecível via conexões elétricas 28, substancialmente todo ar é removido da parte rebaixada 3’. Ao manter condições de vácuo através do bico conector 4’ dentro da parte rebaixada 3’ quando a bobina de indução aquecível é ativada, todas as bolhas de ar são removidas. O processo de aquecimento continua até que o anel de vedação fundível sólido 23 se torne fundido e aumente em volume para encher a parte rebaixada 3’ para um nível predeterminado tal como mostrado mais claramente na figura 11b. Isto pode ser observado visualmente ao verificar o nível do material de vedação através da tampa de extremidade 5’. A duração e temperatura do aquecimento variarão dependendo do projeto de mangueira e de escolhas de material. Durante este processo, a mangueira de borracha inflada assegura que a vedação curada está alinhada corretamente.

[0124] Uma camada de ligação 14’ pode ser aplicada à superfície interna do acoplamento de mangueira 13’ para fornecer uma ligação coesiva mais confiável entre o material de vedação e o acoplamento de mangueira metálico (por exemplo, de aço). A escolha da camada de ligação 1’ variará dependendo da composição química do material termoplástico usado no material de vedação. A ligação coesiva, entre o material de vedação e a superfície do acoplamento de mangueira 13’ dentro da área de vedação, deve ser capaz de suportar a tendência que o revestimento interno 1’ tem de deslizar sob altas temperaturas e/ou pressões.

[0125] A figura 10 é uma vista seccional transversal esquemática correspondendo à figura 8b mostrando agora o estabelecimento de ligação química na área de vedação após remoção da mangueira de borracha de silicone selada incorporando uma bobina de indução aquecível tal como mostrado na figura 9.

[0126] Será percebido que as várias modalidades da presente invenção fornecem diversas vantagens em relação aos arranjos existentes para conectar uma mangueira flexível a um acoplamento de mangueira. De modo mais significativo, ao fornecer um material de vedação semicristalino não elastomérico dentro da área de vedação que é igual (ou quimicamente similar) àquele do revestimento interno da mangueira flexível, uma estrutura de polímero homogênea se estende da mangueira flexível por todo o caminho para dentro do acoplamento de mangueira, isto é, o revestimento se torna a vedação e a vedação é o revestimento. Esta estrutura fornece uma barreira à prova de umidade e à prova de gás mais capaz de suportar ambientes de produção adversos do que produtos de técnica anterior conhecidos.

[0127] Também, ao embutir material de reforço na camada de revestimento interno da mangueira flexível, sua conexão com um acoplamento de mangueira pode ser reforçada e aperfeiçoada adicionalmente. A integração de um material de reforço à camada de revestimento interno mais próximo do núcleo da mangueira flexível torna a mangueira colada mais forte e assim capacita redução de escala, se desejado, das camadas de armadura externas. Por exemplo, o número de camadas de reforço externas de borracha ou o tamanho das mesmas pode ser reduzido. Consequentemente, torna-se possível alcançar um sistema de mangueira mais leve e/ou flexível. Uma camada interna reforçada projetada de forma apropriada também pode eliminar a necessidade de uma carcaça interna por causa de a função de suporte estar agora incorporada à camada de revestimento interno propriamente dita.

[0128] A modalidade das figuras 6 a 11b fornece a vantagem adicional de eliminar todas as bolsas de ar da área de vedação. Este arranjo também elimina a necessidade de inserir a luva de suporte cilíndrica interna 6 mostrada nas figuras 1 a 3 e 5. O processo de expandir a luva para moldar a área de vedação de sobreposição também é eliminado. Em vez disto, o revestimento interno da mangueira flexível se torna parte da vedação e assim as etapas de processo são significativamente simplificadas e encurtadas.

[0129] As várias modalidades da presente invenção fornecem um arranjo de vedação que supera, ou que pelo menos atenua, um ou mais dos problemas indicados a seguir associados com vedações elastoméricas. Primeiramente, altas temperaturas causam amolecimento de elastômeros que resulta em uma taxa de difusão de líquido/gás aumentada, acelerando assim degradação química. Esta questão relacionada com temperatura pode surgir independentemente de considerações de alta pressão, contudo certamente altas pressões exacerbarão adicionalmente o problema.

[0130] Modificações e melhoramentos podem ser feitos para o exposto anteriormente sem divergir do escopo da invenção tal como definida pelas reivindicações anexas. Por exemplo, uma alternativa possível para a vedação fundível mencionada anteriormente é uma fita de susceptor que pode ser enrolada em volta da superfície externa da mangueira flexível e de seu revestimento antes do encaixe do acoplamento de mangueira.

Claims

1. Tubo flexível de polímero sintético para o transporte de líquidos ou gases de hidrocarboneto de alta pressão e/ou alta temperatura compreendendo: (i) uma camada de revestimento interno (1); (ii) uma camada de armadura (9) circundando uma extremidade do tubo flexível; (iii) um acoplamento de tubo (13) disposto na extremidade do tubo e circundando a camada de armadura (9); (iv) uma área de vedação (3) definida por uma parte rebaixada do acoplamento de tubo (13); e (v) um material de vedação (15) disposto na área de vedação (3); em que a camada de revestimento interno (1) da dita extremidade de tubo se estende para dentro da área de vedação (3) e é unida ao material de vedação (15), CARACTERIZADO pelo fato de que o material de vedação (15) é não elastomérico e tanto o material de vedação (15) quanto a camada de revestimento interno (1) do tubo flexível compreendem a mesma classe de polímero sintético selecionado do grupo compreendendo termoplásticos e termorrígidos.

2. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dentre o tubo flexível e o material de vedação (15) compreende um material termoplástico semicristalino.

3. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de vedação (15) é fornecido como um fluido ou polímero sintético fundido injetável.

4. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de vedação (15) é fornecido como uma vedação fundível sólida.

5. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação fundível sólida compreende partículas metálicas selecionadas de um ou mais do grupo compreendendo: fibras, grãos grosseiros, lascas ou pó fino.

6. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que tamanhos diferentes de partículas metálicas são distribuídos por toda a vedação fundível sólida.

7. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que somente a camada de revestimento interno (1) do tubo flexível compreende um material termoplástico semicristalino que se estende para dentro da área de vedação (3).

8. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que um material de reforço (2) é fornecido inteiramente dentro da camada de revestimento interno (1), mas não é unido ao seu material termoplástico semicristalino.

9. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que um material de reforço é fornecido inteiramente dentro da camada de revestimento interno (1) que é totalmente unido ao seu material termoplástico semicristalino por meio de uma camada de ligação de adesivo.

10. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de reforço (2) compreende cordão de aço e/ou arames de aço enrolados helicoidalmente.

11. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que dois ou mais cordões de aço e/ou arames de aço enrolados helicoidalmente separados são arranjados em um modo de intertravamento.

12. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de reforço (2) é arranjado dentro da camada de revestimento interno (1) em um modo enrolado em um ângulo entre 25 graus e 85 graus em relação ao eixo geométrico longitudinal do tubo flexível.

13. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de reforço (2) compreende um ou mais fios e/ou mechas de fibras selecionados da lista compreendendo: fibras de vidro, fibras de carbono, fibras UHmwPE (polietileno de ultra-alto peso molecular) e fibras de aramida.

14. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que um elemento de aquecimento elétrico é fornecido dentro da camada de revestimento interno.

15. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de aquecimento elétrico compreende um ou mais materiais selecionados da lista compreendendo: fios condutivos, cabos condutivos, tecidos condutivos ou compósitos condutivos.

16. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o material termoplástico semicristalino da camada de revestimento interno (1) é unido diretamente ao material termoplástico semicristalino do material de vedação (15) por meio de uma ligação de polímero para polímero.

17. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o material termoplástico semicristalino do material de vedação (15) é unido diretamente ao acoplamento de tubo por meio de uma ligação de polímero para metal.

18. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o material termoplástico semicristalino do material de vedação (15) é unido indiretamente à camada de revestimento interno (1) e/ou ao acoplamento de tubo por meio de uma camada de ligação de adesivo intermediária (14).

19. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de ligação de adesivo (14) também compreende um material termoplástico semicristalino.

20. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o material termoplástico semicristalino da camada de revestimento interno (1) e/ou do material de vedação (15) é um material de fluoreto de polivinilideno (PVDF).

21. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o material termoplástico semicristalino da camada de revestimento interno (1) e/ou do material de vedação (15) é um material de polietileno reticulado (PEX).

22. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o material termoplástico semicristalino da camada de revestimento interno (1) e/ou do material de vedação (15) é um material de perfluoralcoxi (PFA).

23. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o acoplamento de tubo é formado de um metal ou de uma liga de metal.

24. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 23, CARACTERIZADO pelo fato de que um elemento de luva cilíndrico (6) é disposto debaixo do revestimento interno na extremidade do tubo flexível e coopera com o acoplamento de tubo perto da área de vedação (3) para suportar uma parte da camada de revestimento interno (1) se estendendo para dentro da área de vedação (3).

25. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que uma superfície externa do elemento de luva cilíndrico (6) é inclinada em um ângulo agudo em relação ao eixo geométrico longitudinal central do tubo.

26. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 25, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de revestimento interno (1) é acoplada ao acoplamento de tubo por meio de uma conexão crimpada ou estampada.

27. Método de fabricar um tubo flexível de polímero sintético para o transporte de líquidos ou gases de hidrocarboneto de alta pressão e/ou alta temperatura, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: (i) fornecer um acoplamento de tubo compreendendo uma parte rebaixada definindo uma área de vedação (3); (ii) fornecer um tubo flexível tendo uma camada de revestimento interno (1) e uma camada de armadura (9) circundando o tubo; (iii) fornecer um material de vedação (15) para introdução na área de vedação (3); (iv) encaixar o acoplamento de tubo à extremidade da mangueira; e (v) estabelecer uma ligação química de polímero para polímero e de polímero para metal permanente dentro da área de vedação (3) entre a dita extremidade de tubo e o material de vedação (15); e o acoplamento de tubo e o material de vedação (15) respectivamente; em que o material de vedação (15) é não elastomérico e tanto o material de vedação (15) quanto pelo menos uma parte do tubo flexível são compostos da mesma classe de polímero sintético selecionado do grupo compreendendo termoplásticos e termorrígidos.

28. Método, de acordo com a reivindicação 27, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui a etapa adicional de fornecer um dispositivo de reforço (2) inteiramente dentro do tubo flexível.

29. Método, de acordo com a reivindicação 27 ou 28, CARACTERIZADO pelo fato de que um elemento de suporte é introduzido debaixo de uma superfície interna da dita extremidade de tubo antes ou após a etapa de encaixar o acoplamento de tubo à extremidade de tubo.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de suporte é introduzido antes de encaixar o acoplamento de tubo a fim de expandir o diâmetro da extremidade de tubo, a parte expandida sendo suportada próxima à área de vedação uma vez que o acoplamento de tubo esteja encaixado.

31. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 30, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de estabelecer uma ligação química permanente dentro da área de vedação (3) envolve introduzir o material de vedação (15) para dentro da área de vedação (3) por meio de injeção através de uma passagem ligando a área de vedação (3) ao exterior do acoplamento de tubo.

32. Método, de acordo com a reivindicação 29 ou 30, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de estabelecer uma ligação química permanente dentro da área de vedação envolve introduzir o material de vedação (15) para dentro da área de vedação (3) ao montar uma vedação fundível sólida sobre o tubo, próxima à extremidade de tubo, antes de encaixar o acoplamento de tubo à extremidade de tubo.

33. Método, de acordo com a reivindicação 32, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de encaixar o acoplamento de tubo à extremidade de tubo é seguida pela etapa de introduzir o elemento de suporte debaixo de uma superfície interna da dita extremidade de tubo, o elemento de suporte incorporando um aquecedor que funde a vedação fundível sólida dentro da área de vedação.

34. Método, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de introduzir o elemento de suporte envolve empregar um elemento de suporte inflável que é inflado temporariamente contra a superfície interna da dita extremidade de tubo enquanto a ligação química permanente é estabelecida.

35. Método, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de introduzir o elemento de suporte é seguida por estampar permanentemente o elemento de suporte contra a superfície interna da dita extremidade de tubo.

36. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 33 a 35, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de fundir a vedação fundível sólida dentro da área de vedação (3) é acompanhada pela etapa de aplicar um vácuo para remover substancialmente todo o ar da área de vedação (3).

37. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 36, CARACTERIZADO pelo fato de que as etapas de fornecer um tubo flexível e fornecer um material de vedação (15) inclui fornecer um tubo e material de vedação (15) compreendendo um material termoplástico semicristalino.

38. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 37, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de estabelecer uma ligação química permanente envolve resfriar o material de vedação.