BR112016010237B1 - tubo flexível e métodos para transportar fluidos de produção, método para testar pelo menos uma vedação em um encaixe de extremidade de um tubo flexível e encaixe de extremidade - Google Patents

Abstract

Trata-se de um tubo flexível, um método para testar uma vedação e um acessório terminal. O tubo flexível compreende um segmento de corpo de tubo flexível que compreende uma primeira extremidade de corpo de tubo e uma extremidade de corpo de tubo adicional e pelo menos um acessório terminal que compreende pelo menos uma porta externa e uma passagem em comunicação fluídica correspondente estendendo-se entre a porta e um local entre um par de elementos de vedação separados vedados contra pelo menos uma camada de retenção fluídica interna do corpo de tubo flexível. A trajetória de comunicação fluídica é resistente à pressão até pelo menos cerca de 9,65 MPa (1.400 psi) para comunicar pressão entre a porta externa e o local entre o par de elementos de vedação separados.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um tubo flexível e a um método para fabricação de um tubo flexível de um tipo que possa ser usado para transportar os fluidos de produção associados à indústria de petróleo e gás. Em particular, mas não exclusivamente, a presente invenção se refere a um tubo flexível que inclui um encaixe de extremidade no qual se proporciona uma passagem de comunicação de fluido para conectar uma pressão hidrostática local proporcionada pela água do mar próxima a uma região dentro do encaixe de extremidade. Isso permite que uma abordagem de pressão diferencial seja usada para especificar um projeto estrutural do tubo flexível.

[002] Tradicionalmente, tubos flexíveis são utilizados para transportar fluidos de produção, como petróleo e/ou gás e/ou água, a partir de um local para outro. Tubos flexíveis são particularmente úteis em conectar um local submarino a um local submarino adicional ou um local em nível do mar. Geralmente, tubos flexíveis são formados como uma montagem de um segmento de corpo de tubo flexível e um ou mais encaixes de extremidade nos quais as respectivas extremidades do corpo de tubo flexível são encerradas. O corpo de tubo é tipicamente formado como um compósito de camadas tubulares de material que formam um conduto contendo fluido e pressão. A estrutura de tubo permite grandes deslocamentos sem induzir estresses de flexão que prejudicam a funcionalidade do tubo ao longo de uma vida útil desejada. O corpo de tubo é geralmente, mas não necessariamente, construído como uma estrutura compósita incluindo camadas metálicas e poliméricas. Os tubos flexíveis podem ser utilizados como uma linha de fluxo terrestre e/ou em um local submarino. Os tubos flexíveis também podem ser usados como um tubo de ponte ou riser.

[003] Sabe-se que quando os tubos flexíveis são projetados, os fatores ambientais pelos quais tubos flexíveis passarão são levados em consideração, de modo que o tubo flexível funcione com confiança em uso sem falhas. Uma vida útil de serviço típica é de vinte anos ou mais e alguns tubos flexíveis são utilizados em condições de águas profundas ou, de fato, ultraprofundas onde se pode esperar que muitos quilômetros de água do mar apliquem continuamente uma força de esmagamento de alta pressão sobre uma parte externa do corpo de tubo flexível ou de um encaixe de extremidade. Essas altas pressões podem facilmente alcançar 20,68 MPa (3.000 psi) ou mais.

[004] De modo similar, um furo interno em um tubo flexível que seja usado para transportar fluidos de produção pode experimentar continuamente pressões muito altas de até 137,89 MPa (20.000 psi) ou superiores. Essas pressões consideráveis, e as vidas úteis ao longo das quais essas pressões devem ser suportadas, significam que o projeto e a fabricação de tubos flexíveis envolvem o uso de materiais e processos de fabricação que sejam complexos e dispendiosos de se implementar.

[005] Além disso, devido ao fato de tubos flexíveis serem difíceis de substituir após serem instalados em um local submarino, qualquer projeto de um tubo flexível geralmente envolve uma superestimação de condições ambientais que poderiam ser experimentadas pelo tubo flexível. Uma redundância incorporada efetivamente considerável deve ser projetada para minimizar riscos de falhas. Realizam-se procedimentos de teste detalhados e rigorosos que devem ser qualificados por qualquer tubo flexível antes de ser colocado em serviço. Por exemplo, o padrão API 17J (ISO 13628-2) define uma pressão de projeto que seja uma pressão interna máxima esperada que será experimentada por um tubo flexível. Um teste de aceitação de fábrica (FAT) que deve ser passado por um tubo flexível requer que uma pressão de teste de 1,5 x essa pressão de projeto deva ser aplicada a um tubo flexível durante os testes após a fabricação para testar a existência de defeitos latentes. Nota-se que 1,5 x o limiar de pressão de projeto é alocado para tubos flexíveis destinados a serem usados como risers flexíveis e tubos de ponte superiores enquanto 1,3 x a pressão de projeto é especificado para linhas de fluxo flexível e tubos de ponte submarinos. Em qualquer caso, o fator 1,5 ou 1,3 x quando aplicado a pressões que já sejam esperadas como sendo consideráveis significa que as pressões de teste aplicadas ao tubo flexível durante a qualificação podem ser bastante significativas e como resultado bastante dispendiosas e de projeto complexo, necessita-se que a fabricação crie um tubo que passe por esses testes.

[006] Sabe-se também que durante a fabricação de um tubo flexível particular, anéis de vedação são utilizados em um encaixe de extremidade para ajustar a encerrar uma extremidade do corpo de tubo flexível de tal tubo. Durante a fabricação, ocasionalmente, deseja-se testar para observar se alguma vedação bem sucedida foi obtida quando os elementos de vedação forem estimulados ou posteriormente. Métodos de teste convencionais são complexos e propensos a erros de usuários e podem requerer que orifícios de teste customizados e passagens de teste sejam incluídas em um projeto que se torne redundante subsequente aos testes.

[007] Sabe-se também que, ocasionalmente, tubos flexíveis são fabricados que não são colocados imediatamente em serviço, mas podem ser armazenados por algum tempo antes da instalação em um local desejado. Algumas vezes, o período de tempo desse armazenamento pode ser de alguns meses ou até mesmo anos. Subsequente a um período de armazenamento, prefere-se (e, em alguns casos essenciais) que seja possível testar se alguma falha de quaisquer mecanismos de vedação ocorreu durante o armazenamento. Prefere-se colocar o tubo em serviço e, então, constatar alguma falha. De modo convencional, existe pouca ou nenhuma solução a não ser colocar o tubo flexível em serviço e monitorar a existência de falhas ou, alternativamente, executar um processo de teste hidráulico complexo. Naturalmente, esse pode ser um processo dispendioso e demorado para retificar se uma falha ocorre.

[008] Um objetivo da presente invenção consiste em mitigar pelo menos parcialmente os problemas supramencionados.

[009] Um objetivo de determinadas modalidades da presente invenção consiste em proporcionar uma forma na qual uma pressão diferencial de projeto possa ser utilizada durante um processo de projeto para um tubo flexível.

[010] Um objetivo de determinadas modalidades da presente invenção consiste em permitir que uma estrutura menor e mais leve de um tubo flexível e encaixe de extremidade seja proporcionada para qualquer dada pressão de projeto interna.

[011] Um objetivo de determinadas modalidades da presente invenção consiste em proporcionar um tubo flexível no qual pelo menos uma passagem de comunicação de fluido resistente à pressão seja constantemente proporcionada entre pelo menos um orifício externo que experimenta uma pressão de teste ou hidrostática local alta e um local ou múltiplos locais entre as vedações espaçadas em um encaixe de extremidade.

[012] Um objetivo de determinadas modalidades da presente invenção consiste em proporcionar um método para transportar fluidos de produção cuja pressão de teste ou hidrostática local possa ser constantemente comunicada entre elementos estruturais fundamentais de um encaixe de extremidade e um tubo flexível situado em um local submarino.

[013] Um objetivo de determinadas modalidades da presente invenção consiste em proporcionar um método e um aparelho para comunicar uma pressão hidrostática local alta a uma região interna de um encaixe de extremidade conforme desejado e liberar automaticamente alta pressão em um local interno de um encaixe de extremidade enquanto o encaixe de extremidade estiver submerso em um corpo de água do mar à medida que o encaixe de extremidade é erguido em direção à superfície do corpo de água do mar.

[014] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, proporciona-se um tubo flexível para transportar fluidos de produção, que compreende: um segmento de corpo de tubo flexível que compreende uma primeira extremidade de corpo de tubo e uma extremidade de corpo de tubo adicional; e pelo menos um encaixe de extremidade que compreende pelo menos um orifício externo e uma passagem de comunicação de fluido correspondente estendendo-se entre o dito orifício e um local entre um par de elementos de vedação separados contra pelo menos uma camada de retenção de fluido interna do corpo de tubo flexível; em que a dita trajetória de comunicação de fluido é resistente à pressão a pelo menos cerca de 9,65 MPa (1.400 psi) para comunicar pressão entre o dito orifício externo e o dito local.

[015] De modo apropriado, a passagem de comunicação de fluido compreende um lúmen tendo paredes resistentes à pressão para comunicar pressão de até cerca de 20,68 MPa (3.000 psi) ou mais, para e a partir do dito local.

[016] De modo apropriado, a pelo menos uma camada de retenção de fluido interna é uma camada de barreira ou revestimento do corpo de tubo flexível.

[017] De modo apropriado, a pelo menos uma camada de retenção de fluido interna é uma camada intermediária entre uma camada de barreira ou revestimento e uma bainha externa do corpo de tubo flexível.

[018] De modo apropriado, a pelo menos uma camada de retenção de fluido interna compreende uma camada de barreira ou revestimento e uma camada intermediária configurada entre a camada de barreira ou revestimento e uma bainha externa do corpo de tubo flexível.

[019] De modo apropriado, cada elemento de vedação é um anel de vedação anular tendo um corte transversal que compreende um corpo de anel de vedação e um rebordo de vedação estendendo-se a partir do corpo de anel de vedação.

[020] De modo apropriado, os anéis de vedação são dispostos em uma configuração comumente faceada e separadamente coaxial.

[021] De modo apropriado, cada elemento de vedação é um rebordo de vedação estendendo-se em direções opostas em uma relação consecutiva a partir de uma região de corpo compartilhada de um anel de vedação anular.

[022] De modo apropriado, o tubo flexível compreende, ainda, uma respectiva válvula para abrir e fechar seletivamente cada orifício externo.

[023] De modo apropriado, cada válvula é uma válvula unidirecional.

[024] De modo apropriado, cada válvula compreende uma válvula de abertura contínua.

[025] De modo apropriado, o pelo menos um orifício externo e a passagem de comunicação de fluido correspondente compreendem, ainda: pelo menos um orifício de entrada externo, e uma passagem de entrada correspondente, que permite seletivamente que o fluido a uma pressão local entre pelo orifício de entrada a partir da parte externa do encaixe de extremidade; e pelo menos um orifício de saída externo, e uma passagem de saída correspondente, que permite seletivamente que o fluido a uma pressão interna saia pelo orifício de saída a partir do dito local.

[026] De modo apropriado, o tubo flexível compreende, ainda: uma válvula de entrada unidirecional em cada orifício de entrada para se abrir seletivamente quando uma pressão local no orifício de entrada estiver em uma primeira pressão limiar predeterminada; e uma válvula de saída unidirecional em cada orifício de saída para abrir seletivamente quando uma pressão local no orifício de saída estiver em um segundo liminar predeterminado.

[027] De modo apropriado, o tubo flexível compreende, ainda: um material de comunicação de pressão preenchendo pelo menos parcialmente pelo menos uma passagem de comunicação de fluido.

[028] De acordo cm um segundo aspecto da presente invenção, proporciona-se um método para testar pelo menos uma vedação em um encaixe de extremidade de um tubo flexível, que compreende as etapas de: subsequente a pelo menos uma dentre primeira extremidade de corpo de tubo e uma extremidade de corpo de tubo adicional de um segmento de corpo de tubo flexível sendo encerrado em um respectivo encaixe de extremidade, aplicar uma pressão de teste em pelo menos um orifício externo de pelo menos um encaixe de extremidade; e comunicar a pressão de teste, através de uma passagem de comunicação de fluido que seja resistente à pressão a pelo menos cerca de 9,65 MPa (1.400 psi), a partir do dito orifício externo a um local entre um par de elementos de vedação separados vedados contra pelo menos uma camada de retenção de fluido interna do tubo flexível.

[029] De modo apropriado, o método compreende, ainda, testar a integridade de uma vedação proporcionada pelos ditos elementos de vedação durante o armazenamento em terra do tubo flexível.

[030] De modo apropriado, o método compreende, ainda, testar a integridade de vedação de uma vedação proporcionada pelos ditos elementos de vedação imediatamente subsequente à conclusão da montagem do encaixe de extremidade.

[031] De modo apropriado, o método compreende, ainda, testar simultaneamente a integridade de vedação de um anel de vedação primário e de um anel de vedação secundário, que compreendem, respectivamente, os elementos de vedação separados, vedados contra uma camada interna comum ou diferentes camadas internas do tubo flexível.

[032] De modo apropriado, o método compreende, ainda, aplicar a pressão de teste proporcionando-se um fluido de teste a uma pressão de teste, a partir de uma fonte de fluido de teste, no dito orifício externo.

[033] De modo apropriado, o método compreende, ainda, subsequente à aplicação de uma pressão de teste, monitorar a pressão no dito orifício externo ao longo de um período de tempo predeterminado.

[034] De modo apropriado, o método compreende, ainda, aplicar a pressão de teste ao dito local através de pelo menos uma válvula de entrada de um orifício de entrada externo do encaixe de extremidade.

[035] De modo apropriado, o método compreende, ainda, liberar subsequentemente a pressão de teste a partir do dito local através de pelo menos uma válvula de saída de um orifício de saída externo do encaixe de extremidade.

[036] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, proporciona-se um método para transportar fluidos de produção através de um tubo flexível, que compreende as etapas de: durante o transporte de fluidos de produção ao longo de um furo interno de um tubo flexível definido por uma camada de retenção de fluido interna, comunicar continuamente uma pressão hidrostática local a um local entre um par de elementos de vedação separados vedados contra uma superfície radialmente externa da camada de retenção de fluido interna e/ou um local entre um par de elementos de vedação separados vedados contra uma superfície radialmente externa de uma camada de retenção de fluido intermediária disposta entre a camada de retenção de fluido interna e uma camada de bainha externa.

[037] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, proporciona-se um método para transportar fluidos de produção através de um tubo flexível, que compreende as etapas de: durante o transporte de fluidos de produção ao longo de um furo interno de um tubo flexível definido por uma camada de retenção de fluido interna, comunicar continuamente uma pressão hidrostática local a um local entre um par de elementos de vedação separados respectivamente vedados contra uma superfície radialmente externa da camada de retenção de fluido interna e contra uma superfície radialmente externa de uma camada polimérica radialmente externa disposta entre a camada de retenção de fluido interna e uma camada de bainha externa, respectivamente.

[038] De modo apropriado, o método compreende, ainda, as etapas de: comunicar a pressão hidrostática local aplicando-se a pressão hidrostática através de um corpo de água do mar a um orifício externo de um encaixe de extremidade do tubo flexível; e comunicar a pressão hidrostática local a partir do orifício externo ao dito local através de uma passagem de comunicação de fluido que seja resistente à pressão a pelo menos cerca de 9,65 MPa (1.400 psi).

[039] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção, proporciona-se um encaixe de extremidade para um tubo flexível, que compreende: um corpo de encaixe de extremidade que compreende uma primeira região de extremidade que proporciona um conector de encaixe de extremidade e uma região de extremidade adicional que proporciona uma boca aberta para receber uma extremidade de corpo de tubo flexível; em que o corpo de encaixe de extremidade compreende, ainda pelo menos um orifício externo situado em uma superfície voltada para fora do corpo de encaixe de extremidade para receber uma pressão hidrostática local exercida por um corpo circundante de água do mar em uso, pelo menos um orifício interno correspondente situado em uma superfície voltada para dentro do corpo de encaixe de extremidade e uma passagem de comunicação de fluido correspondente, resistente à pressão a pelo menos cerca de 9,65 MPa (1.400 psi), estendendo-se entre a parte externa e o orifício interno para comunicar pressão entre o dito orifício externo e o dito orifício interno.

[040] De modo apropriado, o dito orifício externo fica situado para receber uma pressão hidrostática local em uso quando uma extremidade de um segmento de corpo de tubo flexível for encerrado no encaixe de extremidade e submersa em um corpo de água do mar.

[041] De modo apropriado, a passagem compreende um furo através do corpo de encaixe de extremidade entre os orifícios externo e interno.

[042] De modo apropriado, a passagem compreende pelo menos um lúmen conectado entre um primeiro furo no corpo de encaixe de extremidade, estendendo-se entre uma primeira extremidade de lúmen e o orifício interno, e um furo adicional no corpo de encaixe de extremidade estendendo-se entre uma extremidade de lúmen adicional e o orifício externo.

[043] De modo apropriado, o lúmen é pelo menos parcialmente carregado com um fluido de comunicação de pressão.

[044] De modo apropriado, o fluido de comunicação é uma graxa ou óleo hidráulico.

[045] De modo apropriado, o lúmen é um tubo metálico resistente à pressão.

[046] De modo apropriado, o tubo é resistente à pressão até cerca de 20,68 MPa (3.000 psi) ou superior.

[047] De modo apropriado, o tubo é resistente à pressão até cerca de 27,58 MPa (4.000 psi) ou superior.

[048] De modo apropriado, o tubo é resistente à pressão até cerca de 34,47 MPa (5.000 psi) ou superior.

[049] De modo apropriado, o orifício externo compreende um orifício de ventilação de gás.

[050] De modo apropriado, o orifício externo compreende um elemento de filtro.

[051] De modo apropriado, o orifício externo está sempre aberto para comunicar constantemente pressão hidrostática local ao orifício interno.

[052] De modo apropriado, a dita pelo menos um orifício externo, pelo menos um orifício interno correspondente e passagem de comunicação de fluido correspondente compreendem: pelo menos um orifício de entrada externo, em comunicação de fluido com um orifício interno correspondente através de uma passagem de entrada correspondente, que permite seletivamente que fluido a uma pressão local entre pelo orifício de entrada a partir de fora do encaixe de extremidade; e pelo menos um orifício de saída externo, em comunicação de fluido com um orifício interno correspondente através de uma passagem de saída correspondente, que permite seletivamente que fluido a uma pressão interna saia do orifício de saída a partir do dito local.

[053] De modo apropriado, o encaixe de extremidade compreende, ainda: uma válvula de entrada unidirecional em cada orifício de entrada externo para seletivamente se abrir quando uma pressão local no orifício de entrada externo estiver em uma primeira pressão limiar predeterminada; e uma válvula de saída unidirecional em cada orifício de saída externo para seletivamente se abrir quando uma pressão local no orifício de saída externo estiver em uma segunda pressão liminar predeterminada.

[054] De modo apropriado, o encaixe de extremidade compreende, ainda: uma pluralidade de elementos de anel de vedação para vedar contra pelo menos uma camada de retenção de fluido interna do corpo de tubo flexível.

[055] De acordo com um sexto aspecto da presente invenção, proporciona-se um método substancialmente conforme descrito anteriormente com referência aos desenhos em anexo.

[056] De acordo com um sétimo aspecto da presente invenção, proporciona-se um aparelho construído e disposto substancialmente conforme escrito anteriormente com referência aos desenhos em anexo.

[057] Determinadas modalidades da presente invenção permitem que uma abordagem de pressão diferencial seja adotada quando um tubo flexível for projetado e fabricado para aplicações submersas. Isso pode ser usado para especificar o projeto estrutural de um tubo flexível (isto é, a diferença entre a pressão externa e a pressão interna é usada para calcular uma força líquida que atua sobre a estrutura do tubo).

[058] Para aplicações em águas profundas e ultraprofundas onde se espera uma pressão hidrostática externa significativa, essa abordagem pode permitir que uma estrutura menor e mais leve seja proporcionada para qualquer dada pressão de projeto interna que de outro modo seria convenientemente permitida. Isso beneficia tanto a utilização como a logística dos materiais e, em última análise, custos gerais do processo.

[059] Deve-se nota que para um mecanismo de vedação dentro de um encaixe de extremidade de uma estrutura tradicional/convencional, essa abordagem de pressão diferencial não é possível visto que a vedação se assenta dentro de uma região anular de tubo. Portanto, a força hidrostática externa não é diretamente aplicada a um anel de vedação a não ser que tenha ocorrido uma falha de uma bainha externa. Avaliar-se-á que, de modo convencional nessa situação, quaisquer camadas metálicas internas seriam submetidas à corrosão local com uma redução correspondente da vida útil de serviço do produto.

[060] Determinadas modalidades da presente invenção utilizam uma disposição de vedação dupla, desse modo, uma primeira vedação evita a liberação de pressão a partir de um furo de um tubo e uma vedação secundária permite o teste inverso da vedação primária e/ou permite que uma pressão hidrostática local seja aplicada a um lado da vedação primária sem necessariamente inundar uma região anular do tubo flexível.

[061] Determinadas modalidades da presente invenção permitem um teste com nitrogênio de um mecanismo de vedação em qualquer momento durante a fabricação ou subsequente a um período de armazenamento em terra. Isso nega a necessidade de preencher um tubo com água etc. para completar um teste hidráulico completo. O teste também pode validar tanto a integridade da pressão interna (de uma vedação primária) como a integridade da pressão externa (de uma vedação secundária).

[062] Determinadas modalidades da presente invenção também proporcionam uma vantagem que, ao permitir uma inundação livre de um orifício durante a instalação de uma vedação primária, observa-se uma pressão diferencial somente ao longo da vedação enquanto uma vedação secundária evitará uma inundação anular resistindo-se à cabeça hidrostática.

[063] Determinadas modalidades da presente invenção proporcionam uma abertura automática de uma passagem de comunicação de fluido em um encaixe de extremidade quando um tubo flexível incluindo o encaixe de extremidade for submerso além de uma profundidade predeterminada. O fato de que uma pressão hidrostática local está sempre comunicada a um local desejado em uso significa que uma abordagem de pressão diferencial pode ser adotada quando o tubo flexível for projetado e fabricado. De modo similar uma alta pressão acumulada em uma região de um encaixe de extremidade pode ser automaticamente liberada à medida que um tubo flexível incluindo o encaixe de extremidade for erguido em direção a uma região superficial subsequente a um período de uso. Isso ajuda a evitar lesões aos usuários.

[064] Determinadas modalidades da presente invenção serão doravante descritas, somente a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que: A Figura 1 ilustra um corpo de tubo flexível; A Figura 2 ilustra o uso do tubo flexível; A Figura 3A ilustra como uma extremidade do corpo de tubo flexível pode ser encerrada em um encaixe de extremidade; A Figura 3B ilustra uma forma alternativa em que uma extremidade do corpo de tubo flexível pode ser encerrada em um encaixe de extremidade; A Figura 4 ilustra uma forma alternativa em que uma extremidade do corpo de tubo flexível pode ser encerrada em um encaixe de extremidade; A Figura 5 ilustra um orifício de entrada e uma passagem de entrada de fluido correspondente usada para proporcionar pressão hidrostática local em uma região interna de um encaixe de extremidade; A Figura 6 ilustra um orifício de saída e uma passagem de saída de fluido correspondente usada para permitir que fluido, a uma pressão interna relativamente alta, seja liberado a partir de uma região interna de um encaixe de extremidade; e A Figura 7 ilustra orifícios externos em uma superfície externa de um encaixe de extremidade.

[065] Nos desenhos, referências numéricas similares se referem a partes similares.

[066] Ao longo desta descrição, far-se-á referência a um tubo flexível. Compreender-se-á que um tubo flexível é uma montagem de uma porção de corpo de tubo e um ou mais encaixes de extremidade, sendo que em cada desses uma respectiva extremidade do corpo de tubo é encerrada. A Figura 1 ilustra como uma porção do corpo de tubo 100 (referido como um segmento) é formada a partir de uma combinação de materiais em camadas que formam um conduto contendo pressão. Embora uma série de camadas particulares seja ilustrada na Figura 1, compreende-se que a presente invenção é amplamente aplicável a estruturas de corpo de tubo coaxial incluindo uma ou mais camadas fabricadas a partir de uma variedade de materiais possíveis. Por exemplo, o corpo de tubo pode ser formado a partir de camadas metálicas, camadas compósitas, ou uma combinação de diferentes materiais. Deve-se, notar, ainda, que as espessuras de camada são mostradas somente por propósitos ilustrativos.

[067] Conforme ilustrado na Figura 1, o corpo de tubo inclui uma camada de carcaça mais interna opcional 101. A carcaça proporciona uma construção entrelaçada que pode ser usada como a camada mais interna para evitar, total ou parcialmente, o colapso de uma bainha de pressão interna 102 devido à descompressão do tubo, pressão externa, e/ou pressão de armadura de tração e cargas de esmagamento mecânico. A camada de carcaça pode ser uma camada metálica, formada a partir de aço-carbono, ou similares, por exemplo. A camada de carcaça também pode ser formada a partir de um compósito, polímero, ou outro material, ou por uma combinação de materiais. Avaliar-se-á que determinadas modalidades da presente invenção são aplicáveis a operações de 'furo liso' (isto é, sem uma carcaça) bem como aplicações de 'furo áspero' (com uma carcaça).

[068] A bainha de pressão interna 102 atua como uma camada de retenção de fluida e compreende uma camada polimérica que assegura a integridade de fluido interna. Deve-se compreender que essa camada pode compreender uma série de subcamadas. Avaliar-se-á que quando a camada de carcaça opcional for utilizada, a bainha de pressão interna pode ser referida pelos indivíduos versados na técnica como uma camada de barreira. Em operação sem essa carcaça, a bainha de pressão interna pode ser referida como um revestimento.

[069] A camada de armadura contra pressão 103 é uma camada estrutural com elementos tendo um ângulo de torção próximo a 90° o que aumenta a resistência do tubo flexível à pressão interna e externa e cargas de esmagamento mecânico. A camada também suporta estruturalmente a bainha de pressão interna, e é uma construção entrelaçada de fios enrolados com um ângulo de torção próximo a 90°.

[070] O corpo de tubo flexível também inclui uma primeira camada de armadura de tração opcional 105 e uma segunda camada de armadura de tração opcional 106. Cada camada de armadura de tração é usada para sustentar cargas de tração e pressão interna. A camada de armadura de tração pode ser formada a partir de uma pluralidade de fios metálicos (para conferir resistência à camada) que ficam situados sobre uma camada interna e são helicoldalmente enrolados ao longo do comprimento do tubo em um ângulo de torção tipicamente entre cerca de 10° e 55°. As camadas de armadura de tração podem ser retro-enroladas em pares. As camadas de armadura de tração podem ser camadas metálicas, formadas a partir de aço-carbono, por exemplo. As camadas de armadura de tração também podem ser formadas a partir de compósito, polímero, ou outro material, ou por uma combinação de materiais.

[071] O corpo de tubo flexível mostrado também inclui camadas opcionais 104 de fita que ajudam a conter camadas subjacentes e podem atuar como uma camada de desgaste sacrificial para ajudar a evitar abrasão entre as camadas adjacentes.

[072] O corpo de tubo flexível também inclui camadas opcionais de isolamento 107 e uma bainha externa 108, que compreende uma camada polimérica usada para ajudar a proteger o tubo contra penetração de água do mar e outros fatores ambientais externos, corrosão, abrasão e danos mecânicos.

[073] Logo, cada tubo flexível compreende pelo menos um segmento de corpo de tubo 100 junto a um encaixe de extremidade situado em pelo menos uma extremidade do tubo flexível. Um encaixe de extremidade proporciona um dispositivo mecânico que forma a transição entre o corpo de tubo flexível e um conector. As diferentes camadas de tubo conforme mostrado, por exemplo, na Figura 1, são encerradas no encaixe de extremidade de modo que transfira a carga entre o tubo flexível e o conector.

[074] A Figura 2 ilustra uma montagem de riser 200 adequada para transportar fluidos de produção, tal como petróleo e/ou gás e/ou água a partir de um local submarino 201 a uma instalação flutuante 202. Por exemplo, na Figura 2, o local submarino 201 inclui uma extremidade de uma linha de fluxo submarina. A linha de fluxo flexível 205 compreende um tubo flexível, totalmente ou em parte, assentado sobre o leito do mar 204 ou enterrado abaixo do leito do mar e usado em uma aplicação estática. A instalação flutuante pode ser proporcionada por uma plataforma e/ou bóia ou, conforme ilustrado na Figura 2, um navio. A montagem de riser 200 é proporcionada como um riser flexível, isto é, um tubo flexível 203 que conecta ao navio à instalação no leito do mar. A tubulação flexível pode ser formada a partir de um único segmento ou múltiplos segmentos de corpo de tubo flexível com encaixes de extremidade conectados extremidade-à-extremidade.

[075] Avaliar-se-á que existem diferentes tipos de riser, conforme é notório pelos indivíduos versados na técnica. Determinadas modalidades da presente invenção podem ser usadas com qualquer tipo de riser, tal como um riser livremente suspenso (riser catenário livre), um riser restrito até certo ponto (bóias, correntes) ou riser totalmente restrito. Determinadas outras modalidades da presente invenção podem ser usadas como linhas de fluxo ou tubos de ponte, ou similares, e também com estruturas de tubo híbrido incluindo seções de tubo flexível e tubo rígido.

[076] A Figura 3A ilustra como uma extremidade 300 de um segmento de corpo de tubo flexível 100 é encerrada em um encaixe de extremidade 305. Conforme ilustrado na Figura 3A, o encaixe de extremidade 305 inclui uma jaqueta de encaixe de extremidade 310 que é passível de ser presa a um corpo de encaixe de extremidade 315. O corpo de encaixe de extremidade 315 é uma peça unitária que tem uma primeira região de extremidade que define uma boca aberta na qual a extremidade 300 do corpo de tubo flexível é recebida. Conforme ilustrado na Figura 3A, uma superfície interna 317 do corpo de encaixe de extremidade 315 tem um corte transversal escalonado que geralmente se amplia em direção a uma extremidade de faceamento de tubo 320 do corpo de encaixe de extremidade 315. A superfície interna fica voltada para camadas do corpo de tubo flexível quando o corpo de tubo for terminado no encaixe de extremidade. Uma superfície externa do corpo de encaixe de extremidade 315 se estende a partir da extremidade de faceamento de tubo e boca aberta 320 do corpo de encaixe de extremidade a um flange 322 que se estende radialmente para fora a partir de uma região central do corpo de encaixe de extremidade 315. A parte de flange 322 do corpo de encaixe de extremidade é presa a uma extremidade da jaqueta 310 através de técnicas convencionais (tais como parafusos ou conexões rosqueadas, ou similares). Quando preso dessa forma, proporciona-se um espaço 324 entre a jaqueta e o corpo de encaixe de extremidade 315 no qual fios de armadura 326 do corpo de tubo flexível podem ser terminados. De modo apropriado, o espaço 324 é carregado com um epóxi durante uma etapa de fabricação durante a qual o corpo de tubo flexível é terminado no encaixe de extremidade 305. Conforme ilustrado na Figura 3A, proporciona-se um orifício externo 330 sobre uma superfície voltada para fora 331 do corpo de encaixe de extremidade. A superfície voltada para fora faz parte do encaixe de extremidade que passa por uma pressão hidrostática local em uso. Outras superfícies são uma superfície cilíndrica externa e um conector de encaixe de extremidade (não mostrado) na região de extremidade restante do corpo de encaixe de extremidade. Uma pressão de teste pode opcionalmente ser aplicada localmente no orifício externo antes do uso do tubo. Um furo atravessante 332 se estende através da parte de flange 322 do corpo de encaixe de extremidade até um conector de tubo 334 que conecta uma extremidade adicional do furo 332 que é espaçada a partir do orifício 330 até um tubo resistente à pressão 340. O resistente à pressão tubo 340 ajuda a proporcionar uma passagem que seja resistente a colapsos e arrebentamentos em altas pressões. Isto é, quando o fluido em alta pressão estiver no tubo 340, as paredes do tubo não se colapsam ou arrebentam. De modo similar, os furos no corpo de encaixe de extremidade não se colapsam ou arrebentam. De modo apropriado, o tubo é um tubo de aço inoxidável. De modo apropriado, o tubo é fabricado usando um material resistente à corrosão. De modo apropriado, os furos no corpo de encaixe de extremidade são forradas ou revestidas com um material resistente {a corrosão. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 9,65 MPa (1.400 psi) ou superior. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 20,68 MPa (3.000 psi) ou superior. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 27,58 MPa (4.000 psi) ou superior. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 34,47 MPa (5.000 psi) ou superior.

[077] Uma extremidade adicional 342 do tubo é conectada a um conector de tubo adicional 344 que conecta o tubo a uma extremidade de outro furo 346 através do corpo de encaixe de extremidade. Esse furo 346 se estende radialmente para fora a partir da superfície interna do corpo de encaixe de extremidade 315 até uma superfície externa do corpo de encaixe de extremidade que fica voltada para dentro da jaqueta.

[078] Uma extremidade restante do furo 346 através do corpo de encaixe de extremidade 315 próxima à extremidade de boca aberta 320 define um orifício interno 350. Esse orifício interno 350 fica situado em uma posição entre um anel de vedação primário 355 e um anel de vedação secundário 360 que vedam contra uma camada de retenção de fluido do corpo de tubo flexível.

[079] Durante um processo de terminação no qual uma extremidade de um segmento de corpo de tubo flexível é encerrada no encaixe de extremidade 305, um anel de fecho de carcaça 362 e uma manga interna 364 ficam situadas em relação a uma carcaça 101, camada sacrificial 366 e uma camada de barreira 102. Logo, os anéis de vedação 355, 360 se apoiam em uma superfície radialmente externa da camada de barreira 102. Durante o processo de terminação, a vedação primária 355 é estimulada contra a superfície externa da camada de barreira 102 prendendo-se um membro de colar interno 370 contra a extremidade 320 do corpo de encaixe de extremidade 315. Um anel em “O” 372 ajuda a criar uma vedação em uma interface entre o membro de colar interno 370 e o corpo de encaixe de extremidade 315. Subsequentemente, o anel de vedação secundário 360 é estimulado prendendo-se um colar de armadura de pressão 375 ao membro de colar interno 370, sendo que essa ação impele um anel de terminação de armadura de pressão 377 e um anel espaçador correspondente 378 contra uma extremidade de contiguidade do anel de vedação secundário 360. Esse processo impele o anel de vedação secundário 360 contra a superfície externa da camada de barreira 102.

[080] O primeiro anel de vedação (ou primário) 355 e o segundo anel de vedação (isto é, secundário) 360 têm um diâmetro e raio internos similares mas, conforme ilustrado na Figura 3, podem não ser idênticos. De preferência, uma extremidade de contiguidade de um pode ser maior e ter um formato diferente do outro. Cada um tem uma extremidade de contiguidade tipo bloco a partir da qual um rebordo de vedação se estende. O rebordo é afunilado. De modo apropriado, o rebordo é semelhante à cunha. De modo apropriado, o rebordo tem uma superfície interna serrilhada. O orifício interno 350 pode ser usado como um orifício de teste ou como um orifício de comunicação de pressão hidrostática. Isto é, se uma pressão de teste for aplicada localmente no orifício externo 330 ou se uma pressão hidrostática for aplicada localmente no orifício externo 330, então, essa pressão é comunicada dentro do encaixe de extremidade através da passagem de comunicação de fluido. Essa passagem é proporcionada pelo furo 332 no flange 322 e no tubo de conexão 340 e pelo furo 346 na extremidade de boca aberta do corpo de encaixe de extremidade. Logo, uma pressão de teste correspondente ou pressão hidrostática é experimentada no orifício interno 350 sobre a superfície interna do corpo de encaixe de extremidade. Quando uma pressão de teste for aplicada localmente no orifício externo 330, a pressão aplicada é usada para verificar que as vedações primária e secundária foram corretamente estimuladas durante a fabricação. Isso pode ser alcançado aplicando-se uma pressão de teste e, então, monitorando-se qualquer degradação na pressão aplicada por um período de tempo predeterminado. Essa degradação em pressão indica uma ou mais trajetórias de vazamento que permitem que pressão na passagem de comunicação de fluido escape. Isso ajuda a testar a integridade de vedação das vedações que são criadas. Durante uma vida útil de serviço do corpo de tubo flexível e do encaixe de extremidade, a pressão hidrostática local é continuamente aplicada no orifício externo 330. Nas circunstâncias onde o tubo flexível é colocado em serviço em ambientes de águas profundas ou ultraprofundas, a pressão local no orifício externo 330 pode estar na faixa de cerca de 9,65 MPa (1.400 psi) a 34,47 MPa (5.000 psi) ou superior. Essa pressão é constantemente aplicada através da passagem de comunicação de fluido ao orifício interno 350 entre os anéis de vedação. Como resultado, o anel de vedação primária 355 passar por uma diferença de pressão reduzida ao longo da mesma. Isto é, um lado do anel de vedação primária 355 passa por uma pressão de furo, enquanto um lado restante do anel de vedação primária 355 passa por uma pressão hidrostática local. A título de exemplo, onde uma pressão de furo é de 137,89 MPa (20.000 psi) e uma pressão hidrostática local é de 20,68 MPa (3.000 psi), a vedação primária observa somente uma diferença de 117,21 MPa (17.000 psi). Isso se opõe a um anel de vedação primário em uma situação convencional onde a pressão hidrostática local não é comunicada a um lado do anel de vedação que experimenta uma diferença 137,89 MPa (20.000 psi) maior.

[081] A técnica de anel de vedação dupla permite que alta pressão de teste ou pressão hidrostática seja comunicada a um lado de um anel de vedação primário sem que a pressão seja comunicada a um espaço anular de tubo.

[082] A Figura 3B ilustra uma disposição alternativa por meio da qual a pressão hidrostática é comunicada a uma posição atrás e entre uma vedação dupla proporcionada por um único anel de vedação de dupla face 380. Esse anel é formado como uma peça integral com dois rebordos opostos 385 estendendo-se a partir de uma região de corpo central 387. O anel de vedação 380 tem um formato em V genericamente aberto que é estimulado a partir de ambos os lados para criar uma vedação dupla. Opcionalmente, um ou mais furos pequenos 390 são formados em uma região de ápice do anel de vedação 380 para permitir que uma pressão hidrostática seja comunicada a partir do furo 346 além da vedação ao espaço vazio criado entre as duas áreas de vedação e a camada de barreira subjacente 102.

[083] A Figura 4 ilustra como uma extremidade 400 de um segmento de corpo de tubo flexível é encerrada em um encaixe de extremidade alternativo 405. O encaixe de extremidade 405 inclui uma jaqueta de encaixe de extremidade 410 (não mostrada) que é passível de ser presa a um corpo de encaixe de extremidade 415. O corpo de encaixe de extremidade 415 define uma boca aberta na qual a extremidade 400 do corpo de tubo flexível é recebida. Conforme ilustrado na Figura 4, uma superfície interna 417 do corpo de encaixe de extremidade 415 tem um corte transversal escalonado que geralmente se amplia em direção a uma extremidade de faceamento de tubo 420 do corpo de encaixe de extremidade 415. A superfície interna fica voltada para camadas do corpo de tubo flexível quando o corpo for terminado no encaixe de extremidade. Uma superfície externa do corpo de encaixe de extremidade 415 se estende a partir do tubo voltada para uma extremidade de boca aberta 420 do corpo de encaixe de extremidade até um flange 422 (não mostrado) que se estende radialmente para fora a partir de uma região central do corpo de encaixe de extremidade 415. A parte de flange 422 do corpo de encaixe de extremidade é presa a uma extremidade da jaqueta 410 através de técnicas convencionais, tais como parafusos, conexões rosqueadas, ou similares. Uma vez presa, proporciona-se um espaço 424 entre a jaqueta e o corpo de encaixe de extremidade 415 no qual os fios de armadura 426 do corpo de tubo flexível podem ser terminados. De modo apropriado, o espaço 424 é carregado com um epóxi durante uma etapa de fabricação durante a qual o corpo de tubo flexível é terminado no encaixe de extremidade 405. Um orifício externo 430 (não mostrado) é proporcionado sobre uma superfície voltada para fora 431 do corpo de encaixe de extremidade. A superfície voltada para fora é uma parte do encaixe de extremidade que passa por uma pressão hidrostática local em uso. Outras superfícies são uma superfície cilíndrica externa e um conector de encaixe de extremidade na região de extremidade restante do corpo de encaixe de extremidade. Quanto ao encaixe de extremidade ilustrado na Figura 3A, um furo atravessante 432 se estende através da parte de flange 422 do corpo de encaixe de extremidade até um conector de tubo 434 que conecta uma extremidade adicional do furo 432 que é espaçado a partir do orifício 430 até um tubo resistente à pressão 440. O tubo resistente à pressão 440 ajuda a proporcionar uma passagem que seja resistente a colapso em altas pressões. Isto é, quando um fluido em alta pressão estiver no tubo 440, as paredes do tubo não se colapsam ou arrebentam. De modo similar, os furos no corpo de encaixe de extremidade não se colapsam ou arrebentam.

[084] Uma extremidade adicional 442 do tubo é conectada a um conector de tubo adicional 444 que conecta o tubo a uma extremidade de outro furo 446 que se estende através do corpo de encaixe de extremidade. Esse furo 446 se estende radialmente para fora a partir da superfície interna do corpo de encaixe de extremidade 415 até uma superfície externa do corpo de encaixe de extremidade que fica voltada para dentro da jaqueta. Uma extremidade restante do furo 446 através do corpo de encaixe de extremidade 415 próximo à extremidade de boca aberta 420 define um orifício interno 450. Esse orifício interno 450 fica situado em uma posição entre um anel de vedação primário 455 e um anel de vedação secundário 460, sendo que cada um veda contra uma respectiva camada de retenção de fluido, porém, diferente, do corpo de tubo flexível. Em contrapartida ao encaixe de extremidade ilustrado na Figura 3A, os anéis de vedação do encaixe de extremidade ilustrado na Figura 4 não vedam contra uma camada comum. De preferência, um anel de vedação veda contra uma superfície externa de uma camada e um anel de vedação adicional veda contra uma superfície externa de outra camada. Por exemplo, conforme ilustrado na Figura 4, o anel de vedação primário 455 pode vedar contra uma superfície externa de uma camada de barreira enquanto um anel de vedação secundário 460 veda contra uma superfície externa de uma camada sacrificial subjacente 461.

[085] Durante um processo de terminação no qual uma extremidade de um segmento de corpo de tubo flexível é terminado no encaixe de extremidade 405, um anel de fecho de carcaça 462 e uma manga interna 464 ficam localizados em relação a uma carcaça 101, camada sacrificial 466 e camada de barreira 102. Durante o processo de terminação, o anel de vedação primário 455 é estimulado contra a superfície externa da camada de barreira 102 prendendo-se um colar interno 470 contra a extremidade 420 do corpo de encaixe de extremidade 415. Um anel em “O” 472 ajuda a criar uma vedação em uma interface entre o membro de colar interno 470 e o corpo de encaixe de extremidade 415. Subsequentemente, o anel de vedação secundário 460 é estimulado prendendo-se um colar de armadura de pressão 475 ao membro de colar interno 470, sendo que essa ação impele um anel de terminação de armadura de pressão 477 e um anel espaçador correspondente 478 contra uma extremidade de contiguidade do anel de vedação secundário 460. Esse processo impele o anel de vedação secundário 460 contra a superfície externa da camada sacrificial 461.

[086] Conforme o encaixe de extremidade mostrado na Figura 3A, o encaixe de extremidade ilustrado na Figura 4 permite que uma pressão de teste localmente aplicada ou pressão hidrostática local sejam comunicadas conforme desejado a um local entre os anéis de vedação. Aplicar uma pressão de teste permite que elementos de vedação sejam testados durante um processo de terminação no qual uma extremidade do corpo de tubo flexível é encerrada em um encaixe de extremidade. Alternativamente, uma pressão de teste pode ser aplicada em qualquer estágio subsequente à fabricação. Por exemplo, subsequente ao decorrer de um período de tempo no qual o tubo flexível fabricado é armazenado. Alternativamente em uso, após a instalação em um local submarino, uma passagem de comunicação de fluido proporcionada por um orifício externo, furo, tubo, o furo e o orifício podem ser usados para comunicar constantemente uma pressão local ao local entre os anéis de vedação. Essa pressão pode ser uma pressão gerada por uma cabeça de água em uma profundidade onde o tubo flexível e o encaixe de extremidade estão submersos. De modo apropriado, em serviço, a pressão gerada pela cabeça de água é transmitida através da trajetória de comunicação sem válvulas ou outra impedância. Dessa forma, não somente a água do mar se comunica com o orifício interno 450 entre a vedação primária 455 e a vedação secundária 460, mas também gás que permeou através da camada de barreira 102 no espaço vazio entre a camada de barreira 102 e a camada de vedação subjacente 461 pode escapar para fora a partir do encaixe de extremidade através da mesma trajetória de comunicação de alta pressão (superando a pressão hidrostática local).

[087] A Figura 5 ilustra como uma extremidade 500 de um segmento de corpo de tubo flexível 100 é encerrada em um encaixe de extremidade 505. Conforme ilustrado na Figura 5, o encaixe de extremidade 505 inclui uma jaqueta de encaixe de extremidade 510 que é passível de ser presa a um corpo de encaixe de extremidade 515. O corpo de encaixe de extremidade 515 é uma peça unitária que tem uma primeira região de extremidade que define uma boca aberta na qual a extremidade 500 do corpo de tubo flexível é recebida. Conforme ilustrado na Figura 5, uma superfície interna 517 do corpo de encaixe de extremidade 515 tem um corte transversal escalonado que geralmente se amplia em direção a uma extremidade de faceamento de tubo 520 do corpo de encaixe de extremidade 515. A superfície interna fica voltada para camadas do corpo de tubo flexível quando o corpo de tubo for terminado no encaixe de extremidade. Uma superfície externa do corpo de encaixe de extremidade 515 se estende a partir da extremidade faceamento de tubo e boca aberta 520 do corpo de encaixe de extremidade até um flange 522 que se estende radialmente para fora a partir de uma região central do corpo de encaixe de extremidade 515. A parte de flange 522 do corpo de encaixe de extremidade é presa a uma extremidade da jaqueta 510 através de técnicas convencionais (tais como parafusos ou conexões rosqueadas, ou similares). Uma vez presa, proporciona-se um espaço 524 entre a jaqueta e o corpo de encaixe de extremidade 515 no qual os fios de armadura 526 do corpo de tubo flexível podem ser terminados. De modo apropriado, o espaço 524 é carregado com um epóxi durante uma etapa de fabricação durante a qual o corpo de tubo flexível é terminado no encaixe de extremidade 505. Conforme ilustrado na Figura 5, um orifício externo 530 é proporcionado sobre uma superfície voltada para fora 531 de uma válvula. Um furo atravessante 532 se estende afastando-se do orifício externo 530 através da parte de flange 522 do corpo de encaixe de extremidade até um conector de tubo 534 que conecta uma extremidade adicional do furo 532 que é espaçada a partir do orifício externo 530 na válvula até um tubo resistente à pressão 540. O tubo resistente à pressão 540 ajuda a proporcionar uma passagem que seja resistente a colapso e arrebentamento em altas pressões. Isto é, quando um fluido em alta pressão estiver no tubo 540, as paredes do tubo não se colapsam ou arrebentam. De modo similar, os furos no corpo de encaixe de extremidade do não se colapsam ou arrebentam. De modo apropriado, o tubo é um tubo de aço inoxidável. De modo apropriado, o tubo é fabricado usando um material resistente à corrosão. De modo apropriado, os furos no corpo de encaixe de extremidade são forrados ou revestidos com um material resistente à corrosão. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 9,65 MPa (1.400 psi) ou superior. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 20,68 MPa (3.000 psi) ou superior. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 27,58 MPa (4.000 psi) ou superior. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 34,47 MPa (5.000 psi) ou superior.

[088] Uma extremidade adicional 542 do tubo é conectada a um conector de tubo adicional 544 que conecta o tubo a uma extremidade de outro furo 546 que se estende através do corpo de encaixe de extremidade. Esse furo 546 se estende radialmente para fora a partir da superfície interna do corpo de encaixe de extremidade 515 até uma superfície externa do corpo de encaixe de extremidade que fica voltada para dentro da jaqueta.

[089] Uma extremidade restante do furo 546 que passa através do corpo de encaixe de extremidade 515 próximo à extremidade de boca aberta 520 define um orifício interno 550. Esse orifício interno 550 fica localizado em uma posição entre um anel de vedação primário 555 e um anel de vedação secundário 560 que, no exemplo mostrado, vedam contra uma camada de retenção de fluido comum do corpo de tubo flexível.

[090] Durante um processo de terminação no qual uma extremidade de um segmento de corpo de tubo flexível é encerrada no encaixe de extremidade 505, um anel de fecho de carcaça 562 e uma manga interna 564 fica localizados em relação a uma carcaça 101, camada sacrificial 566 e uma camada de barreira 102. Logo, os anéis de vedação 555, 560 se apóiam sobre uma superfície radialmente externa da camada de barreira 102. Durante o processo de terminação, a vedação primária 555 é estimulada contra a superfície externa da camada de barreira 102 prendendo-se um membro de colar interno 570 contra a extremidade 520 do corpo de encaixe de extremidade 515. Um anel em “O” 572 ajuda a criar uma vedação em uma interface entre o membro de colar interno 570 e o corpo de encaixe de extremidade 515. Subsequentemente, o anel de vedação secundário 560 é estimulado prendendo-se um colar de armadura de pressão 575 ao membro de colar interno 570, sendo que essa ação impele um anel de terminação de armadura de pressão 577 e o anel espaçador correspondente 578 contra uma extremidade de contiguidade do anel de vedação secundário 560. Esse processo impele o anel de vedação secundário 560 contra a superfície externa da camada de barreira 102.

[091] A válvula de entrada 580 é uma válvula unidirecional que tem um estado fechado e um estado aberto. No estado fechado, a válvula bloqueia qualquer vazão de fluido através do furo 532 no corpo de encaixe de extremidade 515 e no orifício externo 530. Em um estado aberto, uma pressão externa local PI, que pode ser uma pressão hidrostática é fluidicamente comunicada através do orifício externo 530 ao longo da passagem de comunicação de fluido até o orifício interno 550. De modo apropriado, a válvula 580 é uma válvula esférica de alta pressão. A válvula é projetada e fabricada para se abrir em uma respectiva pressão predeterminada. De modo apropriado, a pressão de abertura predeterminada da válvula é uma pressão associada a uma profundidade particular de água na qual o encaixe de extremidade e o tubo flexível são submersos. De modo apropriado, o limiar de pressão de abertura é igual a 1,37 MPa (200 psi) ou maior. De modo apropriado, a pressão de abertura é igual a 3,44 MPa (500 psi) ou maior. De modo apropriado, a pressão de abertura é igual a 6,88 MPa (1.000 psi) ou maior. Dessa forma, quando o tubo flexível for instalado em um local submarino desejado, a pressão de fluido não é comunicada ao orifício interno 550 até que o tubo flexível seja submerso em uma profundidade de água predeterminada. Nesse ponto predeterminado de tempo correspondente ao encaixe de extremidade, portando a válvula 580, estando em uma profundidade de água predeterminada, a válvula 580 se abre e a pressão hidrostática local é comunicada ao orifício interno 550. Avaliar-se-á que um ou mais orifícios de entrada externamente localizados 530 de respectivas válvulas de entrada e passagens de comunicação de fluido correspondentes podem ser proporcionados em cada encaixe de extremidade. De modo apropriado, múltiplos orifícios de entrada externos e passagens de comunicação de fluido correspondentes são incluídos no encaixe de extremidade com um número correspondente de orifícios internos 550. De modo apropriado, os orifícios de entradas, válvulas, passagens de comunicação de fluido e orifícios internos são dispostos circunferencialmente ao redor do encaixe de extremidade.

[092] A Figura 6 ilustra um corte transversal através de uma parte do encaixe de extremidade mostrado na Figura 5 e ilustra como além das válvulas de entrada e passagens de entrada um encaixe de extremidade 505 pode incluir um ou mais orifícios de saída externo 630 (um mostrado na Figura 6). O orifício de saída é formado em uma superfície externa 631 de uma válvula de saída. Um furo atravessante correspondente 632 se estende através da parte de flange 522 do corpo de encaixe de extremidade até um conector de tubo 634 que conecta uma extremidade adicional do furo 632 que é espaçado a partir do orifício de saída 630 até um tubo resistente à pressão 640. O tubo resistente à pressão 640 ajuda a proporcionar uma passagem que seja resistente a colapso e arrebentamentos em altas pressões. Isto é, quando um fluido em alta pressão se encontrar no tubo 640, as paredes do tubo não se colapsam ou arrebentam. De modo similar, os furos no corpo de encaixe de extremidade não se colapsam ou arrebentam. De modo apropriado, o tubo é um tubo de aço inoxidável. De modo apropriado, o tubo é fabricado usando um material resistente à corrosão. De modo apropriado, os furos no corpo de encaixe de extremidade são forrados ou revestidos com um material resistente à corrosão. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 9,65 MPa (1.400 psi) ou superior. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 20,68 MPa (3.000 psi) ou superior. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 27,58 MPa (4.000 psi) ou superior. De modo apropriado, as paredes do tubo 340 são resistentes à pressão até uma pressão de 34,47 MPa (5.000 psi) ou superior.

[093] Uma extremidade adicional 642 do tubo é conectada a um conector de tubo adicional 644 que conecta o tubo a uma extremidade de outro furo 646 através do corpo de encaixe de extremidade. Esse furo 646 se estende radialmente para fora a partir da superfície interna do corpo de encaixe de extremidade 515 até uma superfície externa do corpo de encaixe de extremidade que fica voltada para dentro da jaqueta.

[094] Uma extremidade restante do furo 646 através do corpo de encaixe de extremidade 515 próxima à extremidade de boca aberta 520 define um orifício interno 650. Esse orifício interno 650 fica localizado em uma posição entre um anel de vedação primário 555 e um anel de vedação secundário 560 que veda contra uma camada de retenção de fluido do corpo de tubo flexível.

[095] A válvula 680 associada ao orifício de saída 630 e à passagem de saída proporcionada pelo furo atravessante 632 no flange do corpo de encaixe de extremidade 515 é uma válvula unidirecional. A válvula de saída 680 tem um estado aberto e um estado fechado. No estado fechado, a comunicação de fluido e, logo, de pressão, não ocorre entre o orifício de saída 630 sobre a superfície externa 631 da válvula de saída 680 e o orifício interno 650. No estado aberto, um acúmulo de pressão interna P2 na região ao redor do orifício interno 650 é liberado para fora através do orifício de saída 630 em uma região circundante. De modo apropriado, a válvula de saída 680 é uma válvula esférica de alta pressão. A válvula de saída 680 se abre quando uma pressão local PI externa ao encaixe de extremidade não for alta o suficiente para forçar a válvula em um estado fechado. Isso resulta na válvula sendo aberta até que esteja submersa em uma profundidade predeterminada de água do mar. Na profundidade predeterminada, uma pressão exercida pelo local de pressão hidrostática P alcança a pressão limiar predeterminada para a válvula que, logo, se fecha. A profundidade na qual a válvula troca o estado de aberto para fechado e de fechado para aberto pode ser opcionalmente a mesma quando a válvula de entrada 580 discutida em relação à Figura 5 trocar de estado. De modo apropriado, as válvulas de entrada de abrem em uma pressão hidrostática menor que as válvulas de saída se abrem.

[096] A título de exemplo, a válvula de controle de pressão 580 pode ser ajustada, por exemplo, para se abrir quando a pressão externa P1, ou uma pressão de teste P3 aplicada ao lado externo das válvulas de controle de pressão, for maior ou igual a 14 bar (200 psi). A válvula de controle de pressão de saída 680 é uma válvula unidirecional que se abre quando P2 for maior que PI (ou for maior que uma pressão de teste aplicada P3 sobre o lado externo da válvula de controle de pressão de saída 680). Isto é, quando uma pressão P2 em uma região anular entre os anéis de vedação opostos 555, 560 (e que é comunicada através da trajetória de comunicação de fluido interna), for maior que a pressão externa P1, a válvula de controle de pressão de saída se abre. Durante o encaixe de extremidade e antes da instalação, a pressão externa PI é igual a 1 atm (1 bara). Logo, PI é igual a P2 e a válvula de entrada 580 e a válvula de saída 680 são fechadas. Quando uma pressão de teste P3 for aplicada à válvula de entrada 580 para testar as vedações (e para o propósito do teste, a mesma pressão de teste for aplicada à válvula de saída 680) a válvula de entrada se abre e P2 é igual a P3. Com a região anular entre os anéis de vedação opostos 555, 560 pressurizados, o ciclo de pressão de teste FAT de tubo normal pode ser realizado no furo do tubo, fornecendo uma confirmação da contenção de pressão diferencial ao longo do anel de vedação interno necessário pelo tubo em serviço. Quando a pressão de teste P3 for removida nas válvulas externas, a pressão anular interna P2 é maior que a pressão externa PI e, portanto, a válvula 680 se abre para liberar a pressão P2 na região anular até que P2 = P1, sendo que nesse ponto, a válvula 680 se fecha novamente. Em contrapartida, quando o tubo for instalado, PI aumenta com a profundidade da água e a pressão externa PI é maior que a pressão em P2 na região anular até que a pressão diferencial ajustada seja alcançada (por exemplo, 14 bara/200 psi), sendo que nesse ponto no tempo, a válvula de entrada 580 se abre (a válvula 680 permanece fechada). A pressão externa PI e a pressão P2 na região anular são equalizadas como resultado da abertura da válvula 580. Se o tubo for recuperado, a válvula 580 se fecha e, logo, P2 se torna maior que a pressão externa PI à medida que o encaixe de extremidade se eleva através da coluna de água. Devido ao fato de a pressão interna P2 agora ser maior que a pressão externa PI a válvula 680 se abre e a pressão nas aberturas 550, 650 na região anular é liberada novamente até que a pressão interna P2 seja igual à pressão externa PI .

[097] A Figura 7 ajuda a ilustrar como as válvulas de entrada e saída 580, 680 podem ser dispostas circunferencialmente ao redor de uma superfície posterior externa 700 da parte de flange do encaixe de extremidade 505 em maiores detalhes. Conforme ilustrado na Figura 7, duas válvulas de entrada 580 e duas válvulas de saída 680 podem ser dispostas substancialmente opostas entre si. Avaliar-se-á que outros números de válvulas de entrada e saída e passagens e orifícios correspondentes podem ser utilizados de acordo com determinadas modalidades da presente invenção. O número de válvulas/orifícios de entrada não precisa ser igual ao número de válvulas/orifícios de saída.

[098] De modo apropriado, de acordo com determinadas modalidades da presente invenção, a pressão no orifício externo pode ser comunicada direta ou indiretamente. Isto é, pode-se permitir que o fluido flua através da passagem ou, alternativamente, parte ou partes da passagem podem ser carregadas com um fluido de comunicação de pressão, tal como graxa ou óleo hidráulico, ou similares. De modo apropriado, diferentes regiões da passagem de comunicação de fluido contêm diferentes fluidos de comunicação que são separados conforme a necessidade por um ou mais filtros capazes de comunicarem pressão, mas que restrinjam o fluxo de diferentes fluidos ao longo de uma região de interface.

[099] Ao longo da descrição e das reivindicações deste relatório descritivo, as palavras “compreender” e “conter” e suas variações significam “incluindo, mas sem limitar-se a” e não são destinadas a excluir (e não excluem) outras porções, aditivos, componentes, inteiros ou etapas. Ao longo da descrição e das reivindicações deste relatório descritivo, o singular abrange o plural exceto onde o contexto exigir em contrário. Em particular, onde o artigo indefinido for usado, o relatório descritivo deve ser entendido como contemplando pluralidade, bem como singularidade, exceto onde o contexto exigir em contrário.

[0100] Deve-se compreender que recursos, inteiros, características ou grupos descritos em conjunto com um aspecto, modalidade ou exemplo particular da invenção são aplicáveis a qualquer outro aspecto, modalidade ou exemplo descrito no presente documento, a não ser que sejam incompatíveis ao mesmo. Todos os recursos revelados neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumo e desenhos), e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo ora revelado, podem ser combinados em qualquer combinação, exceto combinações onde pelo menos alguns dos recursos e/ou etapas são mutuamente exclusivos. A invenção não se restringe a detalhes de quaisquer modalidades anteriores. A invenção se estende a qualquer combinação inovadora dos recursos descritos neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumo e desenhos), ou a qualquer combinação inovadora das etapas de qualquer método ou processo ora revelado.

[0101] A atenção do leitor é voltada a todos os exames e documentos que sejam depositados simultaneamente ou prévios a este relatório descritivo em conexão a este pedido e que sejam abertos à inspeção pública com este relatório descritivo, e os conteúdos desses exames e documentos se encontram aqui incorporados a título de referência.

Claims (16)

1. Tubo flexível para transportar fluidos de produção, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um segmento de corpo de tubo flexível (100) compreendendo uma primeira extremidade de corpo de tubo (300) e uma extremidade de corpo de tubo adicional; e pelo menos um encaixe de extremidade (305) compreendendo pelo menos um orifício externo (330, 430, 530, 630) e uma passagem de comunicação de fluido (340, 440, 540, 640) correspondente estendendo-se entre o dito orifício (330, 430, 530, 630) e um local entre um par de elementos de vedação (355, 360, 455, 460, 555, 560) separados vedados contra pelo menos uma camada de retenção de fluido interna do corpo de tubo flexível (100); em que a dita passagem de comunicação de fluido (340, 440, 540, 640) é resistente à pressão até pelo menos cerca de em torno de 9,65 MPa (1400 psi) para comunicar pressão entre o dito orifício externo (330, 430, 530, 630) e o dito um local.

2. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: a pelo menos uma camada de retenção de fluido interna é uma camada de barreira (102) ou revestimento do corpo de tubo flexível (100).

3. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: a pelo menos uma camada de retenção de fluido interna é uma camada intermediária entre uma camada de barreira (102) ou revestimento e uma bainha externa (108) do corpo de tubo flexível (100).

4. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: a pelo menos uma camada de retenção de fluido interna compreende uma camada de barreira (102) ou revestimento e uma camada intermediária configurada entre a camada de barreira (102) ou revestimento e uma bainha externa (108) do corpo de tubo flexível (100).

5. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: uma respectiva válvula (580, 680) para abrir e fechar seletivamente cada orifício externo (330, 430, 530, 630).

6. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que cada válvula (580, 680) é uma válvula unidirecional.

7. Tubo flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito pelo menos um orifício externo (330, 430, 530, 630) e passagem de comunicação de fluido (340, 540, 640) correspondente compreendem ainda: pelo menos um orifício de entrada externo (530), e uma passagem de entrada (532) correspondente, que permite seletivamente que fluido a uma pressão local entre pelo orifício de entrada (530) a partir de fora do encaixe de extremidade (305); e pelo menos um orifício de saída externo (630), e uma passagem de saída (632) correspondente, que permite seletivamente que fluido a uma pressão interna saia pelo orifício de saída (630) a partir do dito um local.

8. Tubo flexível, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: uma válvula de entrada unidirecional (580) em cada orifício de entrada (530) para abrir seletivamente quando uma pressão local no orifício de entrada (530) estiver em uma primeira pressão limiar predeterminada; e uma válvula de saída unidirecional (680) em cada orifício de saída (630) para abrir seletivamente quando uma pressão local no orifício de saída (630) estiver em um segundo liminar predeterminado.

9. Método para testar pelo menos uma vedação em um encaixe de extremidade (305) de um tubo flexível, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: subsequente a pelo menos uma dentre uma primeira extremidade de corpo de tubo (300) e uma extremidade de corpo de tubo adicional de um segmento de corpo de tubo flexível (100) sendo encerrada em um respectivo encaixe de extremidade (305), aplicar uma pressão de teste em pelo menos um orifício externo (330, 430, 530, 630) de pelo menos um encaixe de extremidade (305); e comunicar a pressão de teste, através de uma passagem de comunicação de fluido (340, 440, 540, 640) que seja resistente à pressão a pelo menos cerca de em torno de 9,65 MPa (1400 psi), a partir do dito orifício externo (330, 430, 530, 630) a um local entre um par de elementos de vedação (355, 360, 455, 460, 555, 560) separados vedados contra pelo menos uma camada de retenção de fluido interna (102) do tubo flexível.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda as etapas de: aplicar a pressão de teste ao dito um local através de pelo menos uma válvula de entrada (580) de um orifício de entrada externo (530) do encaixe de extremidade (305).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda as etapas de: liberar subsequentemente pressão de teste a partir do dito um local através de pelo menos uma válvula de saída (680) de um orifício de saída externo (630) do encaixe de extremidade (305).

12. Método para transportar fluidos de produção através de um tubo flexível, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: durante transporte de fluidos de produção ao longo de um furo interno de um tubo flexível definido por uma camada de retenção de fluido interna (102), comunicar continuamente uma pressão hidrostática local a um local entre um par de elementos de vedação (355, 360, 455, 460, 555, 560) separados vedados contra uma superfície radialmente externa da camada de retenção de fluido interna (102) e/ou um local entre um par de elementos de vedação (355, 360, 455, 460, 555, 560) separados vedados contra uma superfície radialmente externa de uma camada de retenção de fluido intermediária disposta entre a camada de retenção de fluido interna (102) e uma camada de bainha externa (108).

13. Método para transportar fluidos de produção através de um tubo flexível, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: durante transporte de fluidos de produção ao longo de um furo interno de um tubo flexível definido por uma camada de retenção de fluido interna (102), comunicar continuamente uma pressão hidrostática local a um local entre um par de elementos de vedação (355, 360, 455, 460, 555, 560) separados respectivamente vedados contra uma superfície radialmente externa da camada de retenção de fluido interna (102) e contra uma superfície radialmente externa de uma camada polimérica radialmente externa disposta entre a camada de retenção de fluido interna (102) e uma camada de bainha externa (108), respectivamente.

14. Encaixe de extremidade (305) para um tubo flexível, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um corpo de encaixe de extremidade (315) compreendendo uma primeira região de extremidade que proporciona um conector de encaixe de extremidade e uma região de extremidade adicional (320, 420, 520) que proporciona uma boca aberta para receber uma extremidade de corpo de tubo flexível (300); em que o corpo de encaixe de extremidade (315) compreende ainda pelo menos um orifício externo (330, 430, 530, 630) situado em uma superfície voltada para fora (331, 431, 531, 631) do corpo de encaixe de extremidade (315) para receber uma pressão hidrostática local exercida por um corpo circundante de água do mar em uso, pelo menos um orifício interno (350, 450, 550, 650) correspondente situado em uma superfície voltada para dentro do corpo de encaixe de extremidade (315) e uma passagem de comunicação de fluido (340, 440, 540, 640) correspondente, resistente à pressão a pelo menos cerca de em torno de 9,65 MPa (1400 psi), estendendo-se entre o orifício externo (330, 430, 530, 630) e o orifício interno (350, 450, 550, 650) para comunicar pressão entre o dito orifício externo (330, 430, 530, 630) e o dito orifício interno (350, 450, 550, 650).

15. Encaixe de extremidade (305), de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito pelo menos um orifício externo (330, 430, 530, 630), pelo menos um orifício interno (350, 450, 550, 650) correspondente e passagem de comunicação de fluido (340, 540, 640) correspondente, compreendem: pelo menos um orifício de entrada externo (530), em comunicação de fluido com um orifício interno (550) correspondente através de uma passagem de entrada (532) correspondente, que permite seletivamente que fluido a uma pressão local entre pelo orifício de entrada (530) a partir de fora do encaixe de extremidade (305); e pelo menos um orifício de saída externo (630), em comunicação de fluido com um orifício interno (650) correspondente através de uma passagem de saída (632) correspondente, que permite seletivamente que fluido a uma pressão interna saia do orifício de saída (630) a partir do dito um local.

16. Encaixe de extremidade (305), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: uma válvula de entrada unidirecional (580) em cada orifício de entrada externo (530) para seletivamente abrir quando uma pressão local no orifício de entrada externo (530) estiver em uma primeira pressão limiar predeterminada; e uma válvula de saída unidirecional (680) em cada orifício de saída externo(630) para seletivamente abrir quando uma pressão local no orifício de saída externo (630) estiver em uma segunda pressão liminar predeterminada.

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