BR112017013983B1 - Linha destinada a ser submergida em um corpo de água e método para colocar uma linha em um corpo de água - Google Patents

Abstract

linha destinada a ser submergida em um corpo de água e método para colocar uma linha em um corpo de água. trata-se de uma linha que compreende: uma manga externa (22) que define um espaço interno; pelo menos uma camada de armadura de tração (34, 36) disposta em um espaço anular (26) definido dentro do espaço interno (15), sendo que o espaço anular (26) é adequado para ser encharcado com um líquido, em particular, água proveniente do corpo de água. a linha define um espaço de tampão (29) separado do espaço anular (26), sendo que o espaço de tampão (29) tem pelo menos uma saída (62) conectada ao espaço anular (26), para receber líquido do espaço anular (26) ou para dispensar líquido para o espaço anular (26) durante variações no volume do espaço anular (26).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma linha destinada a ser submergida em um corpo de água, que compreende: - uma capa externa que define um espaço interno; - pelo menos uma camada de armadura de tração disposta em um espaço anular definido dentro do espaço interno, sendo que o espaço anular tem capacidade para ser alagado com um líquido, em particular, água proveniente do corpo de água.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A linha é, em particular, um duto flexível conforme descrito nos documentos normativos publicados pelo Instituto de Petróleo Americano (API), API 17J e API RP 17B. O duto flexível é, de modo vantajoso, do tipo não ligado.

[003] Alternativamente, a linha é uma linha de produção multifuncional do tipo "feixe de produção integrado", que compreende pelo menos um tubo de transporte fluido e um conjunto de cabos elétricos ou ópticos com capacidade para transportar energia elétrica ou hidráulica ou informações entre o fundo e a superfície do corpo de água.

[004] De modo mais geral, a linha é um umbilical, conforme descrito nos documentos normativos publicados pelo Instituto de Petróleo Americano (API), API17E.

[005] Os dutos flexíveis incluem, em geral, uma capa protetora externa que define um espaço interno e pelo menos uma capa impermeável posicionada dentro do espaço interno.

[006] Essa capa impermeável é, por exemplo, uma capa de pressão que define uma passagem de circulação fluida ou uma capa intermediária posicionada entre a capa de pressão e a capa externa.

[007] As camadas de armadura de tração formadas por estratos de fios, em geral metálicos, são posicionadas no espaço anular entre a capa impermeável e a capa externa, para assegurar boa resistência à tração.

[008] Em alguns casos, os compostos presentes no fluido que circula através da capa de pressão do duto se espalham para fora tanto quanto o espaço anular. Esses compostos compreendem, por exemplo, água, cloretos, dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio.

[009] As armaduras de metal, então, são submetidas a um fenômeno de corrosão que resulta, ao longo de um período de tempo mais longo ou mais curto dependendo da severidade do ambiente, no enfraquecimento do mesmo, ou mesmo na quebra, e, em alguns casos, ruína do duto submarino.

[010] Para lidar com esse problema, é conhecido, por exemplo, a partir do documento EP 1.255.944, alagar, de modo deliberado, um espaço anular que contém armaduras, perfurando-se buracos na capa externa.

[011] Nesse caso, a resistência à corrosão é aperfeiçoada se a água presente no ambiente confinado tiver pouca ou nenhuma oxigenação. De fato, o consumo de sulfeto de hidrogênio se torna homogêneo quando o teor de oxigênio for baixo e a corrosão de elementos de reforço de metal diminuir muito.

[012] Isso também funciona se o volume de solução que contém o sulfeto de hidrogênio, o dióxido de carbono, o metal, o oxigênio for modesto em relação à área de superfície dos fios de aço no espaço anular.

[013] Entretanto, a corrosão limitada das armaduras persiste, em particular, sob o efeito da renovação de água no espaço anular, em particular, durante movimentos verticais do duto flexível através do corpo de água, sob o efeito da ondulação e das correntes. Esse também é o caso durante variações de pressão no fluido transportado pelo duto, que causa compressões e expansões radiais sucessivas do espaço anular, e, portanto, uma circulação de água fresca no espaço anular.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[014] Um objetivo da invenção é fornecer uma linha que assegure o tempo de vida de serviço ainda mais aperfeiçoado para a linha, mesmo quando a última for submetida a variações de altura ou variações de pressão do fluido interno.

[015] Para esse fim, a invenção se refere a uma linha do tipo anteriormente mencionado, distinguida pelo fato de que a linha define um espaço de tampão separado do espaço anular, sendo que o espaço de tampão tem pelo menos uma saída conectada ao espaço anular, para receber líquido do espaço anular ou para dispensar líquido para o espaço anular durante variações no volume do espaço anular.

[016] A linha de acordo com a invenção pode incluir uma ou mais das funções a seguir, consideradas sozinhos ou de acordo com qualquer combinação (ou combinações) tecnicamente possível: - o espaço de tampão é separado do espaço anular por pelo menos uma parede, em particular, por uma tampa de um conector ou uma capa intermediária inserida entre uma capa de pressão e a capa externa; - o espaço anular é definido por um compartimento situado ao redor de ou em um conector da linha e/ou por um enrolamento tubular; - a linha compreende um segmento de duto flexível que compreende a capa externa e/ou cada camada de armadura de tração e um segmento de duto rígido preso a uma extremidade do segmento de duto flexível; - o espaço de tampão inclui pelo menos uma entrada destinada a emergir no corpo de água, sendo que a entrada está, de modo vantajoso, permanentemente aberta; - o espaço de tampão tem um volume constante; - o espaço de tampão tem um volume variável; - o espaço de tampão e definido por uma parede flexível deformável pelo líquido presente no espaço de tampão ou no qual o espaço de tampão é definido por uma divisão móvel sob o efeito do líquido presente no espaço de tampão; - o espaço de tampão é definido por pelo menos um elemento de metal com capacidade para oxidar na presença de água ou no qual o espaço de tampão contém um elemento de metal com capacidade para oxidar na presença de água; - a linha compreende uma parte central e conectores localizados em cada lado da parte central; - o espaço de tampão é definido em pelo menos um dos conectores e/ou ao redor de pelo menos um dos conectores; - o espaço de tampão é posicionado ao redor da parte central, fora da capa externa; - o espaço de tampão inclui pelo menos um duto que forma pelo menos um enrolamento posicionado ao redor do conector, no conector e/ou ao redor da parte central; - a linha compreende pelo menos uma capa intermediária posicionada dentro da capa externa, sendo que o espaço anular é definido externamente pela capa intermediária, sendo que o espaço de tampão é definido entre a capa intermediária e a capa externa, sendo que o espaço de tampão inclui pelo menos uma entrada destinada a emergir no corpo de água, sendo que a entrada é disposta através da capa externa; - a linha compreende pelo menos um conector, sendo que o espaço anular é conectado ao espaço de tampão por meio do conector; - o espaço anular é conectado ao espaço de tampão por meio da capa intermediária; - o comprimento mínimo que separa a entrada da saída é maior que a razão da variação de volume de líquido no espaço de tampão durante a operação no corpo de água até o volume por unidade de comprimento do espaço anular, tomado ao longo da linha; e - o volume do espaço de tampão é maior que 1% do volume do espaço anular, em particular, maior que 10% do volume do espaço anular, e está, de modo vantajoso, compreendido entre 30% e 50% do volume do espaço anular 26.

[017] A invenção também se refere a um método que compreende as seguintes etapas: - fornecer uma linha conforme definido acima; - submergir a linha em um corpo de água; - alagar o espaço anular com um líquido, em particular, água proveniente do corpo de água, através do espaço de tampão; e - variar o volume do espaço anular circulando-se água entre o espaço anular e o espaço de tampão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[018] A invenção será mais bem entendida mediante a leitura da descrição a seguir, fornecida apenas como um exemplo e feita em referência aos desenhos anexos, nos quais: - A Figura 1 é uma vista em perspectiva recortada de modo parcial de um primeiro duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 2 é uma vista esquemática da extremidade de um primeiro duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 3 é uma vista similar à Figura 2 de um segundo duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 4 é uma vista similar à Figura 2 de um terceiro duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 5 é uma vista similar à Figura 2 de um quarto duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 6 é uma vista similar à Figura 2 de um quinto duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 7 é uma vista similar à Figura 2 de um sexto duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 8 é uma vista similar à Figura 2 de um sétimo duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 9 é uma vista similar à Figura 2 de um oitavo duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 10 é uma vista similar à Figura 2 de um nono duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 11 é uma vista similar à Figura 2 de um décimo duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 12 é uma vista similar à Figura 2 de um décimo primeiro duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 13 é uma vista esquemática de um décimo segundo duto flexível de acordo com a invenção; - A Figura 14 é uma vista de um detalhe do duto da Figura 13; e - A Figura 15 é uma vista similar à Figura 13 de um décimo terceiro duto flexível de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[019] No restante desse documento, os termos "externo" ou "para fora" e "interno" ou "para dentro" devem ser entendidos, em geral, radialmente, em relação a um eixo geométrico A-A' do duto, sendo que o termo "externo" é entendido como estando relativamente mais distante radialmente do eixo geométrico A-A' e o termo "interno" sendo entendido como estando relativamente mais perto radialmente ao eixo geométrico A-A' do duto.

[020] Ademais, os termos "a montante" e "a jusante" devem ser entendidos em geral em relação à direção de fluxo normal de um fluido de óleo dentro do duto.

[021] No caso específico de um duto de injeção de fluido, o fluido é injetado da parte superior em direção à parte inferior do duto. Os termos "a montante" e "a jusante" devem ser interpretados, consequentemente, em oposição a um duto de produção normal.

[022] Os termos "frontal" e “traseiro" devem ser entendidos de modo axial em relação a um eixo geométrico A-A' do duto, sendo que o termo "frontal" é entendido como estando relativamente mais distante do meio do duto e mais próximo a uma de suas extremidades, sendo que o termo "traseiro" é entendido como estando relativamente mais próximo ao meio do duto e mais distante de uma de suas extremidades. O meio do duto é o ponto do duto situado em distâncias iguais a partir as duas extremidades do mesmo.

[023] Uma primeira linha de acordo com a invenção, formada por um duto flexível 10, é ilustrada parcialmente nas Figuras 1 e 2.

[024] O duto flexível 10 inclui um segmento central 12 ilustrado parcialmente na Figura 1. O mesmo inclui, em cada uma das extremidades axiais do segmento central 12, um conector 14, parcialmente visível na Figura 2.

[025] Em referência à Figura 1, o duto 10 delimita, em seu espaço interno 15, uma passagem central 16 para o fluxo de um fluido, de modo vantajoso, um fluido de óleo. A passagem central 16 se estende ao longo de um eixo geométrico A-A', que o mesmo contém, entre uma extremidade a montante e a extremidade a jusante do duto 10. A mesma emerge através dos conectores 14.

[026] O diâmetro da passagem central 16 está compreendida, de modo vantajoso, entre 50 mm (2") e 500 mm (20").

[027] O fluido fornecido pelo duto é, por exemplo, um gás ou líquido extraído do fundo submarino.

[028] O duto flexível 10 é projetado para ser posicionado através de um corpo de água (não mostrado) em uma instalação de exploração de fluido, em particular, para hidrocarbonetos.

[029] O corpo de água é, por exemplo, um mar, lago ou oceano. A profundidade do corpo de água na instalação de exploração de fundo está compreendida, por exemplo, entre 50 m e 4000 m.

[030] A instalação de exploração de fundo inclui um conjunto de superfície, em geral, flutuante, e um conjunto de fundo (não mostrado), que são, em geral, conectados um ao outro pelo duto flexível 10.

[031] Nesse exemplo, o duto flexível 10 é um duto não ligado.

[032] Pelo menos duas camadas adjacentes do duto flexível 10 são livres para se mover de modo longitudinal uma em relação à outra quando o duto se dobrar.

[033] De modo vantajoso, todas as camadas adjacentes do duto flexível são livres para se mover uma em relação à outra. Tal duto é descrito, por exemplo, nos documentos normativos publicados pelo Instituto de Petróleo Americano (API), API 17J e API RP 17B.

[034] Conforme ilustrado pela Figura 1, o duto 10 delimita uma pluralidade de camadas concêntricas ao redor do eixo geométrico A-A', que se estendem de modo contínuo ao longo do segmento central 12 até os conectores 14 localizados nas extremidades do duto.

[035] O duto 10, no presente contexto, inclui pelo menos uma primeira capa 20 com uma base de um material de polímero que forma uma capa de pressão. O duto 10 compreende uma segunda capa externa 22, projetada para proteger o duto 10.

[036] A capa externa 22 define, com a capa interna 20, um espaço anular interno 26, que, de acordo com a invenção, é projetado para ser alagado pela água proveniente do corpo de água.

[037] De acordo com a invenção, em referência à Figura 2, o duto 10 define pelo menos um espaço de tampão 29 separado do espaço anular 26, destinado a limitar a troca de água entre o corpo de água e o espaço anular 26.

[038] Nesse exemplo, no espaço anular interno 26, o duto 10 inclui uma armadura de pressão 30, e, opcionalmente, um aro interno (não mostrado) enrolado ao redor da armadura de pressão 30.

[039] O duto 10 inclui uma pluralidade de camadas de armadura de tração internas 34, 36 posicionadas externamente ao redor da armadura de pressão 30 ou do aro quando o mesmo estiver presente.

[040] De modo vantajoso, o duto 10 inclui adicionalmente uma carcaça interna 42 posicionada dentro da capa interna 20.

[041] Quando a carcaça 42 estiver presente, a mesma é formada por uma folha de metal perfilada, enrolada em uma espiral. As voltas das folhas são grampeadas, de modo vantajoso, uma à outra, o que torna possível reagir às forças de esmagamento radiais.

[042] O enrolamento helicoidal da folha de metal perfilada que forma a carcaça 42 tem um afastamento curto, isto é, o mesmo tem um ângulo espiral com um valor absoluto próximo a 90°, tipicamente compreendido entre 75° e 90°.

[043] Nesse exemplo, a carcaça 42 está posicionada dentro da capa interna 20. O duto é projetado, então, pelo termo "buraco bruto" devido à geometria da carcaça 42.

[044] Em uma alternativa que não é mostrada, o duto flexível 10 não tem carcaça interna 42, e é referida, então, como “buraco liso".

[045] Em um modo conhecido, a capa interna 20 é projetada para confinar bem o fluido transportado na passagem 16. O mesmo é feito de um material de polímero, por exemplo, com uma base de uma poliolefina como polietileno, a base de uma poliamida como PA11 ou PA12, ou uma base de um polímero fluoretado como fluoreto de polivinilideno (PVDF).

[046] A espessura da capa interna 20 está compreendida, por exemplo, entre 5 mm e 20 mm.

[047] Nesse exemplo, a armadura de pressão 30 é projetada para reagir às forças relacionadas à pressão predominante dentro da capa de pressão 20. A mesma é formada, por exemplo, por um fio perfilado de metal enrolado em uma espiral ao redor da capa 20. O fio perfilado tem, de preferência, uma geometria que, em particular, tem formato de Z. A geometria em formato de Z torna possível aperfeiçoar a resistência mecânica geral do duto 10 e também torna possível reduzir sua massa.

[048] Alternativamente, o fio perfilado tem uma geometria no formato de um T, U, K, X ou I.

[049] A armadura de pressão 30 é enrolada em uma espiral com um afastamento curto ao redor da capa interna 20, isto é, com um ângulo espiral com um valor absoluto próximo a 90°, tipicamente compreendido entre 75° e 90°.

[050] O aro, quando estiver presente, é feito de um enrolamento espiral de pelo menos um fio de modo vantajoso com um corte transversal retangular ao redor da armadura de pressão 30.

[051] A sobreposição de diversos fios enrolados ao redor da armadura de pressão 30 pode substituir, de modo vantajoso, uma dada espessura total de aro. Isso torna possível aumentar a resistência à explosão do duto 10, e diminuir o risco de fricção por fadiga. O enrolamento de pelo menos um fio tem um afastamento curto, isto é, com um ângulo espiral tendo um valor absoluto próximo a 90°, tipicamente compreendido entre 75° e 90°.

[052] Em uma realização alternativa da invenção, a armadura de pressão 30 e o duto são substituídos por uma armadura de pressão com uma espessura maior formada a partir de um fio de metal perfilado que uma geometria de formato de T, U, K, X ou I e/ou a partir de pelo menos uma tira de aramida com uma alta resistência mecânica (Technora® ou Kevlar®) e/ou a partir de pelo menos uma tira de compósito que compreende uma matriz termoplástica na qual as fibras de carbono ou fibras de vidro estão embutidas.

[053] No exemplo mostrado na Figura 1, o duto flexível 10 inclui pelo menos um par de armaduras externas 34, 36.

[054] Cada par inclui uma primeira camada de armaduras externas 34, aplicada na armadura de pressão 30 ou em uma capa intermediária (não mostrada) ou em outro par de camadas de reforço externas, e uma segunda camada de armaduras externas 36, posicionadas ao redor da primeira camada de armaduras externas 34.

[055] Alternativamente, um segundo par de camadas de armadura externas (não mostrado) é aplicado acima das camadas de armadura externas 34, 36.

[056] Cada camada de armadura externa 34, 36 inclui pelo menos uma camada de reforço longitudinal 44 enrolada com uma distância longa ao redor do eixo geométrico A-A’ do duto 10.

[057] A expressão "enrolado com uma distância longa" significa que o valor absoluto do ângulo espiral é menos de 60°, e, tipicamente, compreendido entre 20° e 60°.

[058] No exemplo mostrado na Figura 1, o valor absoluto do ângulo espiral de cada camada de armaduras externas 34, 36 é menos de 45°, e está compreendido, em particular, entre 20° e 30°, e é aproximadamente igual a 25°.

[059] Os elementos de armadura 44 de uma primeira camada 34 são, em geral, enrolados ao longo de um ângulo oposto em relação aos elementos de armadura 44 de uma segunda camada 36. Dessa forma, se o ângulo de enrolamento dos elementos de reforço 44 da primeira camada 34 é igual a +α, sendo que α está compreendido entre 20° e 60°, o ângulo de enrolamento dos elementos de reforço 44 da segunda camada 36 posicionado em contato com a primeira camada 34 é, por exemplo, -α, sendo que α está compreendido entre 20° e 60°.

[060] Os elementos de armadura 44 são formados, por exemplo, pelos fios de metal ou fios feitos de um material de compósito, ou por fitas com uma alta resistência mecânica.

[061] Nesse exemplo, cada camada de armadura 34, 36 repousa em pelo menos uma tira anti desgaste. A tira anti desgaste é feita, por exemplo, de plástico, em particular com uma base de poliamida ou fluoreto de polivinilideno (PVDF). A mesma tem uma espessura menor que a espessura de cada capa 20, 22, 24.

[062] Nesse exemplo, a capa externa 22 é projetada para proteger o espaço anular 26 prevenindo-se uma penetração descontrolada pelo fluido a partir do lado de fora do duto flexível 10 em direção ao lado de dentro. O mesmo é feito, de modo vantajoso, de um material de polímero, em particular, com uma base de uma poliolefina como polietileno ou polipropileno, a base de uma poliamida como PA11 ou PA12, ou uma base de um polímero fluoretado como fluoreto de polivinilideno (PVDF).

[063] A espessura da capa externa 22 está compreendida, por exemplo, entre 5 mm e 15 mm.

[064] A capa externa 22 é hermética. Isso impede que o líquido penetre a partir do lado de fora do duto 10 em direção ao espaço interno 15. De acordo com a invenção, a mesma tem capacidade para confinar o líquido introduzido no espaço anular 26 através do espaço de tampão 29.

[065] Em um modo conhecido, em referência à Figura 2, o duto 10 é conectado ao conjunto de superfície pelo conector 14. Cada conector 14 inclui um duto de extremidade 50, e uma tampa 51 que delimita, com o duto 50, uma câmara 52 (visível na Figura 10) que recebe as extremidades dos elementos de armadura 44 e camadas que formam o duto, em particular, as capas 20, 22.

[066] Os conectores 14, assim, incluem elementos de ondulação (não mostrados) para a extremidade de cada capa 20, 22. Os elementos de ondulação são destinados a fornecer, respectivamente, vedação entre o lado de fora do duto 10 e o espaço anular 26 ao redor da capa externa 22, e entre o espaço anular interno 26 e a passagem central 16, ao redor da capa interna 20.

[067] Nesse exemplo, o duto de extremidade 50 é destinado a conectar o duto 10 a outro conector 14 ou ao equipamento terminal de superfície e/ou fundo, de modo vantajoso, por meio de um flange de extremidade.

[068] O duto de extremidade 50 tem um buraco central destinado a receber a extremidade da capa de pressão 20 e permitir o fluxo do fluido que circula através da passagem central 16 em direção ao lado de fora do duto 10.

[069] De acordo com a invenção, o conector 14 delimita pelo menos um fluido passagem de comunicação 58 entre o espaço de tampão 29 e o espaço anular 26, para permitir o alagamento inicial do espaço anular 26 por um líquido, em particular, água presente no corpo de água, sendo que esse líquido é trazido através do espaço de tampão 29.

[070] A passagem de comunicação 58 está vazia todas as vezes. Nenhum valor ou sistema de fechamento é colocado na passagem de comunicação 58.

[071] O espaço de tampão 29 tem um volume com capacidade para absorver as variações de volume do espaço anular 26, por exemplo, durante as variações de pressão do fluido que circula na passagem de circulação 16, ou durante excursões de altura do conector 14.

[072] O volume do espaço de tampão 29 é, por exemplo, maior que 1% do volume do espaço anular, e está, de modo vantajoso, compreendido entre 30% e 50% do volume do espaço anular 26. O volume do espaço de tampão 29 é, por exemplo, maior que 10 litros e está compreendido, em geral, entre 50 litros e 600 litros.

[073] Nesse exemplo, o volume do espaço de tampão 29 é constante durante seu uso.

[074] O espaço de tampão 29 inclui pelo menos uma entrada de comunicação 60 com o corpo de água, destinada a emergir no corpo de água, e pelo menos uma saída de comunicação 62 com o espaço anular 26, conectado ao espaço anular 26, por meio da passagem de comunicação 58.

[075] No primeiro duto flexível 10 de acordo com a invenção, mostrado na Figura 2, o espaço de tampão 29 é um espaço anular localizado do lado de fora do conector 14. O mesmo é delimitado por um compartimento anular 63 que inclui uma parede externa 64 de revolução, fixada ao redor da tampa 51 do conector 14.

[076] O compartimento 63 é fechado de modo transversal em suas extremidades por paredes transversais 66, 68 conectadas à tampa 51 do conector 14.

[077] A entrada 60, no presente contexto, está disposta de modo axial na parede transversal frontal 66. A entrada 60 é, em geral, aberta de modo contínuo. Nenhum valor ou sistema de fechamento é colocado na entrada 60, que permanece vazia.

[078] Entretanto, em uma realização alternativa (não mostrada) do primeiro duto, a entrada 60 é fechada por uma válvula, um portão ou uma membrana para gerenciar o fluxo de água do mar que entra e sai do espaço de tampão 29.

[079] A saída 62, no presente contexto, é disposta radialmente através da tampa 51 do conector 14. A saída 62 é aberta de modo contínuo. Nenhum valor ou sistema de fechamento é colocado na saída 62, que permanece vazia todas as vezes.

[080] Nesse exemplo, o espaço de tampão 29 se estende de modo vantajoso sobre todo o comprimento do conector 14, considerado ao longo do eixo geométrico A-A'. Esse comprimento é, por exemplo, maior que 50 cm, e está compreendido, por exemplo, entre 80 cm e 1,50 m.

[081] A espessura radial do espaço de tampão 29 é maior que 10 cm, e está compreendido, por exemplo, entre 15 cm e 30 cm.

[082] No presente contexto, o espaço de tampão 29 está vazio. O mesmo tem capacidade para ser completamente preenchido com líquido ou gás.

[083] A operação do primeiro duto flexível 10 de acordo com a invenção será descrita agora.

[084] Inicialmente, o duto flexível 10 e fabricado enquanto mantém o espaço anular 26 e o espaço de tampão 29 preenchidos com gás. O espaço anular 26 e o espaço de tampão 29 são conectados um ao outro pela passagem de comunicação 58.

[085] O duto flexível 10 é submergido no corpo de água em seguida. Durante essa submersão, a água proveniente do corpo de água penetra inicialmente no espaço de tampão 29 através da entrada 60. A água preenche o espaço de tampão 29, e alcança o espaço anular 26 passando-se exclusivamente através da passagem de comunicação 58. A mesma, então, preenche o espaço anular 26.

[086] Os elementos de armadura 44 presentes no espaço anular 26, então, são submetidos a um fenômeno de corrosão parcial que consume o oxigênio presente no espaço anular 26.

[087] Ademais, a água recebida no espaço anular 26 é saturada com íons de Fe2+, com capacidade para consumir o sulfeto de hidrogênio proveniente da passagem de circulação 16.

[088] O fenômeno de corrosão dos elementos de armadura 44, portanto, é muito limitado, devido à falta de oxigênio na água que alaga o espaço anular 26, e o consumo do sulfeto de hidrogênio pelos íons de Fe2+ dissolvidos nessa água.

[089] Quando o volume do espaço anular 26 varia sob o efeito de variações da pressão do fluido na passagem 16, ou sob o efeito de excursões de altura do conector 14, a renovação de água ocorre no espaço de tampão 29, através da entrada 60.

[090] Entretanto, o volume do espaço de tampão 29 é significativamente suficiente, a água presente no espaço anular 26 é pouco renovada ou não é renovada e permanece confinada no espaço anular 26. O teor de oxigênio dessa água, portanto, varia pouco ou nada, o que impede a corrosão dos elementos de armadura 44.

[091] A água que entra e sai do espaço anular 26 através da passagem de comunicação 60 e da saída 62 do espaço de tampão 29 é praticamente sempre a mesma, o que significa que o oxigênio que o mesmo contém não é renovado ou é renovado de modo muito limitado. Esse oxigênio sendo consumido, a velocidade de corrosão dos elementos de armadura 44 não aumenta.

[092] O conector 14 de um segundo duto flexível 80 de acordo com a invenção é ilustrado pela Figura 3.

[093] Esse conector 14 difere daquele do primeiro duto flexível 10 pelo fato de que o espaço de tampão 29 contém um enrolamento tubular 82 formado por um duto que se estende ao redor do eixo geométrico A-A' entre a tampa 51 e a parede externa 64.

[094] O enrolamento tubular 82 é feito com uma base de um metal com capacidade para corrosão, como um aço carbono. A espessura do tubo no enrolamento 82 é calculada para acomodar a corrosão causada pela água presente no espaço de tampão 29.

[095] Nesse exemplo, o enrolamento tubular 82 define uma abertura helicoidal conectada à entrada 60 para receber água do corpo de água 12. A abertura emerge na saída 62 para ser conectada ao espaço anular 26 por meio da passagem de comunicação 58.

[096] A água que vem do corpo de água, assim, tem capacidade para circular dentro do enrolamento tubular 82 desde a entrada 60 até a saída 62. De preferência, a água proveniente do corpo de água também circula no espaço de tampão 29 até o lado de fora do enrolamento tubular 82 a fim de aumentar a área de superfície disponível para a corrosão, e, portanto, o consumo de oxigênio.

[097] Nessa realização, o espaço de tampão 29, portanto, contém meios ativos que participam no consumo de oxigênio. Esses meios ativos são formados pelo enrolamento tubular 82, que se corrói gradativamente.

[098] A operação do segundo duto flexível 80 de acordo com a invenção difere daquele do primeiro duto flexível 10 pelo fato de que a corrosão do enrolamento tubular 82 no espaço de tampão 29, durante cada renovação de água no espaço de tampão 29, contribui para reduzir ainda mais o oxigênio introduzido no espaço anular 26 durante a renovação.

[099] Um terceiro duto flexível 90 de acordo com a invenção é ilustrado pela Figura 4. Ao contrário do segundo duto flexível 80, o espaço de tampão 29 é delimitado exclusivamente na abertura interna do enrolamento tubular 82. O duto 90, assim, não tem compartimento 63, tem uma parede externa 64 e paredes transversais 66, 68. O enrolamento tubular 82 é posicionado diretamente ao redor da tampa 51, em contato com o corpo de água.

[0100] O enrolamento tubular 82 tem, de modo vantajoso, um diâmetro interno compreendido entre 15 mm e 25 mm e um diâmetro externo compreendido entre 20 mm e 30 mm. O comprimento não enrolado do enrolamento tubular 82 é, por exemplo, maior que 50 m, em particular, maior que 100 m. O volume do espaço de tampão 29 é, assim, maior que 30 l, e está compreendido, por exemplo, entre 35 l e 60 l.

[0101] Como antes, o enrolamento tubular 82 é formado, de preferência, a partir de um material com capacidade para ser submetido à corrosão, como um aço carbono. O confinamento interno, definido como a razão do volume até a seção do tubo, é, de modo vantajoso, menos de 0,6 ml/cm2, e está compreendido, por exemplo, entre 0,1 ml/cm2 e 0,4 ml/cm2. Tal confinamento em geral permite o consumo rápido de oxigênio, e supersaturação de ferro em um quadro de tempo mais curto que diversos dias, em particular, mais curto que um dia.

[0102] Um quarto duto flexível 110 de acordo com a invenção é ilustrado pela Figura 5. Ao contrário do terceiro duto flexível 90, o enrolamento tubular 82 está localizado do lado de fora da capa externa 22, no segmento central 12 do duto flexível 110. A entrada 60 também está localizada ao longo do segmento central 12. A saída 62 emerge na passagem de comunicação 58 disposta através do conector 14.

[0103] A operação do quarto duto flexível 110 de acordo com a invenção é similar àquela do terceiro duto flexível 90.

[0104] Um quinto duto flexível 120 de acordo com a invenção é ilustrado pela Figura 6. Ao contrário do quarto duto flexível 110, o quinto duto flexível 120 inclui diversas camadas sucessivas de enrolamentos tubulares 82, posicionadas uma ao redor da outra. Os enrolamentos 82 são conectados entre si a fim de aumentar o volume do espaço de tampão 29.

[0105] A entrada 60 está localizada, de modo vantajoso, no enrolamento tubular mais externo 82 em relação ao eixo geométrico A-A' do duto 120.

[0106] A operação do quinto duto flexível 120 de acordo com a invenção também é similar àquela do terceiro duto flexível 90 de acordo com a invenção.

[0107] Um sexto duto flexível de acordo com a invenção 130 é ilustrado pela Figura 7. O sexto duto 130 difere do terceiro duto 90 pelo fato de que o espaço de tampão 29 inclui adicionalmente um compartimento interno 132 delimitado no conector 14. O compartimento interno 132 é inserido entre o enrolamento tubular 82 e a passagem de comunicação 58. O volume do compartimento interno 132 está compreendido, por exemplo, entre 10% e 25% do volume do enrolamento 82.

[0108] O compartimento interno 132 permite ligeiramente, além disso, o confinamento da água presente, e, portanto, a exaustão de seu teor de oxigênio.

[0109] A operação do sexto duto flexível 130 também é similar àquela do terceiro duto flexível 90.

[0110] Um sétimo duto flexível de acordo com a invenção 140 é ilustrado pela Figura 8. O segundo duto flexível 140 difere do segundo duto flexível 80 pelo fato de que o enrolamento tubular 82 está posicionado do lado de fora do compartimento 63, do lado de fora da parede externa 64.

[0111] O espaço de tampão 29, portanto, inclui um primeiro espaço externo, delimitado pelo enrolamento tubular 82, e um segundo espaço interno, delimitado pelo compartimento 63. O primeiro espaço interno é conectado ao segundo espaço interno por meio da parede externa 64.

[0112] A operação do sétimo duto flexível 140 também é similar àquela do segundo duto flexível 80.

[0113] Um oitavo duto flexível de acordo com a invenção 150 é ilustrado pela Figura 9. O oitavo duto flexível 150 difere do primeiro duto flexível 10 pelo fato de que as divisões transversais 152 são posicionadas no compartimento 63 para formar um caminho de circulação da água do mar na forma de uma série de chicanas ou um caminho helicoidal no espaço de tampão 29.

[0114] As divisões transversais 152 limitam a mistura de água no espaço de tampão 29, e sua comunicação em direção ao espaço anular 26.

[0115] A operação do oitavo duto flexível de acordo com a invenção é similar àquela do primeiro duto flexível 10.

[0116] Um nono duto flexível de acordo com a invenção 160 é ilustrado pela Figura 10. Esse duto flexível 160 inclui um primeiro conector 14 posicionado em uma extremidade de um primeiro segmento central 12 (não visível na Figura 10) e um segundo conector 162, conectado ao primeiro conector 14 e posicionado em uma extremidade de um segundo segmento central 12 (não mostrado na Figura 10).

[0117] Cada conector 14, 162 inclui um duto 50 dotado de um colar intermediário 164 para montagem e sustentação da tampa 51, e um flange de extremidade 166 destinado para montagem em outro conector 162, 14.

[0118] O duto 50 define, entre o flange 166 e o colar 164, um espaço anular 168 que se abre para fora, para receber membros de preensão 170 para prender os conectores 14, 162 uns aos outros.

[0119] No nono duto flexível 160, o compartimento 63 se estende parcialmente ao redor do conector 14, e parcialmente ao redor do conector oposto 162. O mesmo é definido por uma parede externa 64 que cobre parcialmente os dois conectores 14, 162, acima da tampa 51, do colar 164 e do flange 166.

[0120] A parede transversal traseira 68 é montada na tampa 51 do conector 14 e a parede transversal frontal 66 (não visível na Figura 10) é montada na tampa 51 do conector 162.

[0121] O espaço de tampão 29 é definido, assim, do lado de fora do duto de extremidade 50 e da tampa 51, ao redor de cada colar intermediário 164, cada espaço anular 168 e cada flange 166.

[0122] O espaço de tampão 29 é conectado ao espaço anular 26 de cada segmento central 12 por meio de uma saída separada 62.

[0123] O nono duto flexível 160 também funciona de modo similar ao primeiro duto flexível 10.

[0124] Um décimo duto flexível 180 de acordo com a invenção é ilustrado pela Figura 11. Ao contrário do primeiro duto flexível 10 mostrado na Figura 2, o volume do espaço de tampão 29 é variável.

[0125] Para esse fim, no exemplo mostrado na Figura 11, o espaço de tampão 29 é definido no compartimento 63 por uma divisão transversal 182 móvel entre uma primeira posição, na qual o volume do espaço de tampão é máximo, e uma segunda posição, na qual o volume do espaço de tampão 29 é mínimo.

[0126] Nesse exemplo, a divisão 182 se estende de modo transversal em relação ao eixo geométrico longitudinal A-A' do duto. A mesma e móvel de modo longitudinal ao longo do eixo geométrico A-A'. A mesma fecha o espaço de tampão 29 de modo transversal ao frontal.

[0127] De modo vantajoso, o compartimento 63 contém um meio de devolução elástico 184 para devolver a divisão 182 em direção à primeira posição.

[0128] No exemplo mostrado na Figura 11, o meio de devolução elástico 184 é uma mola elástica ou de metal feita de aço inoxidável. Alternativamente, o meio de devolução elástico 184 é um volume de gás confinado de modo hermético na frente da divisão 182.

[0129] De modo vantajoso, uma vez que o espaço de tampão 29 e o espaço anular 26 são preenchidos, o espaço de tampão 29 é fechado, por exemplo, fechando-se a entrada 60, quando a mesma existir.

[0130] O volume delimitado pelo espaço de tampão 29, a passagem de comunicação 58 e o espaço anular 26 são portanto, fechados de modo hermético.

[0131] A variação de volume do espaço anular 26 é compensada durante a operação por uma variação de volume correspondente do espaço de tampão 29, sob o efeito do movimento da divisão móvel 182.

[0132] Em particular, quando o volume do espaço anular 26 diminuir, a água presente no espaço anular 26 é descarregada em direção ao espaço de tampão 29 através da passagem de comunicação 58. Isso faz com que a divisão móvel 182 se mova em direção à primeira posição, contra o meio de devolução elástico 184.

[0133] Pelo contrário, quando o volume do espaço anular 26 aumentar, a água presente no espaço anular 29 se move através da passagem de comunicação 58 em direção ao espaço anular 26. A divisão 182 se move em direção à segunda posição, sob o efeito do meio de devolução elástico 184.

[0134] Os materiais que delimitam o compartimento 63 são escolhidos para evitar o espalhamento do oxigênio proveniente do corpo de água em direção ao espaço de tampão 29.

[0135] Alternativamente, o compartimento 63 não está montado ao redor do conector, mas está montado ao redor do segmento central 12.

[0136] Um décimo primeiro duto flexível de acordo com a invenção 190 é ilustrado pela Figura 12. Como para o décimo duto flexível 180, o volume do espaço de tampão 29 é variável.

[0137] Nesse exemplo, o espaço de tampão 29 é delimitado por uma parede elasticamente deformável 192 que forma uma bolsa. A parede 192 é feita, por exemplo, com o uso de um material elastomérico.

[0138] Nesse exemplo, a parede 192 é montada no conector 14. A mesma emerge exclusivamente na passagem de comunicação 58.

[0139] A parede 192 é deformável de modo reversível entre uma primeira configuração de volume mínima, mostrada em linhas pontilhadas na Figura 12, e uma segunda configuração de volume máxima, mostrada em linhas sólidas na Figura 12.

[0140] Como anteriormente, o volume total delimitado pelo espaço de tampão 29, a passagem de comunicação 58 e o espaço anular 26 são portanto, fechados de modo hermético.

[0141] A variação de volume do espaço anular 26 é compensada durante a operação por uma variação de volume correspondente do espaço de tampão 29, sob o efeito da deformação da parede 192.

[0142] Em particular, quando o volume do espaço anular 26 diminuir, a água presente no espaço anular 26 é descarregada em direção ao espaço de tampão 29 através da passagem de comunicação 58. Isso causa a deformação da parede 192 em direção à segunda configuração.

[0143] Pelo contrário, quando o volume do espaço anular 26 aumentar, a água presente no espaço anular 29 se move através da passagem de comunicação 58 em direção ao espaço anular 26. A parede 192 se deforma em direção à primeira configuração.

[0144] O material que forma a parede 192 é escolhida para evitar o espalhamento do oxigênio que vem da água proveniente do corpo de água em direção ao espaço de tampão 29.

[0145] Um décimo segundo duto flexível 210 de acordo com a invenção é ilustrado pela Figura 13. O décimo segundo duto flexível 210 difere do primeiro duto flexível 10 pelo fato de que o mesmo inclui uma capa intermediária 212 posicionada entre a capa externa 22 e a capa de pressão 20.

[0146] O espaço anular 26 que contém os elementos de armadura 44 é delimitado radialmente em relação ao eixo geométrico A-A' em direção ao lado de dentro pela capa de pressão 20 e em direção ao lado de fora pela capa intermediária 212.

[0147] O espaço de tampão 29 é delimitado radialmente em relação ao eixo geométrico A-A' em direção ao lado de dentro pela capa intermediária 212 e em direção ao lado de fora pela capa intermediária 212.

[0148] Nesse exemplo, a capa intermediária 212 é completamente hermética sobre todo o comprimento do segmento central 12. A comunicação entre o espaço anular 26 e o espaço de tampão 29 é feita exclusivamente através das passagens de comunicação 58 disposta nos conectores 14 do duto 210.

[0149] No exemplo mostrado na Figura 14, o conector 14 inclui um primeiro conjunto de ondulação 214 da capa externa 22, um espaço intermediário não compactável 216 e um segundo conjunto de ondulação 218 da capa intermediária 212.

[0150] O conjunto de ondulação 218 inclui um anel de parada 220, um anel de ondulação 222 montado na frente do anel de parada 220 e com engate à extremidade da capa intermediária 212, e, de modo vantajoso, uma cânula de sustentação 224 que repousa nos elementos de armadura 44 posicionados no espaço anular 26.

[0151] O conjunto de ondulação 218 inclui adicionalmente uma peça de empuxo 225, com capacidade para assegurar a penetração radial do anel de ondulação 222 na capa intermediária 212 por sustentação no anel de parada 220.

[0152] A passagem de comunicação 80 inclui o espaço 216, um canal axial 226 arranjado através do anel de parada 220 e um canal radial 228 arranjado radialmente através da peça de empuxo 225. A passagem de comunicação 80 inclui, de modo vantajoso, um canal inferior 230 arranjado abaixo da cânula 224.

[0153] Nesse exemplo, o espaço de tampão 29 contém, de modo vantajoso, materiais de suporte, como uma faixa isolante posicionada entre a capa externa 22 e a capa intermediária 212.

[0154] O espaço de tampão 29 inclui pelo menos uma entrada 60 formada por um buraco fornecido na capa externa 22. De modo vantajoso, a capa externa 22 delimita uma pluralidade de entradas 60, situadas em um dos lados do segmento central 12, próximo a cada conector 14.

[0155] De preferência, a distância mínima que separa cada entrada 60 de uma passagem de comunicação 58, considerada ao longo do eixo geométrico A-A', é maior que a razão R da variação de volume máxima do espaço anular 26 durante a operação até o volume por unidade de comprimento do espaço de tampão 29.

[0156] Durante a operação, a água proveniente do corpo de água penetra no espaço de tampão 29 através de cada entrada 60 disposta na capa externa 22. A água alaga o espaço de tampão 29, e entra em cada passagem de comunicação 58.

[0157] No exemplo ilustrado na Figura 14, a água circula através do espaço 216, do canal axial 226, então, do canal radial 228 até alcançar o espaço anular 26 entre a capa intermediária 212 e a capa de pressão 20. A água, assim, alaga o espaço anular 26.

[0158] Quando ocorrerem variações no volume do espaço anular 26, o espaço anular 26 recebe apenas água que circulou através do espaço de tampão 29.

[0159] Tendo o volume do espaço de tampão 29 como significativo, e a distância mínima que separa cada entrada 60 da passagem de comunicação 58 sendo maior que a razão R anteriormente mencionada, a renovação de água no espaço anular 26 é limitada, ou mesmo eliminada, o que limita a corrosão dos elementos de armadura 44.

[0160] Um décimo terceiro duto flexível 240 de acordo com a invenção é ilustrado pela Figura 15. Ao contrário do décimo segundo duto flexível 210, a capa intermediária 212 é perfurada para definir as passagens de comunicação 58 entre o espaço de tampão 29 e o espaço anular 26.

[0161] Como anteriormente, a distância mínima, considerada ao longo do eixo geométrico A-A', que separa cada entrada 60 de uma passagem de comunicação 58 é maior que a razão R anteriormente mencionada.

[0162] A operação do décimo terceiro duto flexível 240 também é similar àquela do décimo segundo duto flexível 210.

[0163] Alternativamente, o espaço de tampão 29 contém um meio ativo que participa no consumo de oxigênio, como um elemento de metal, uma proteção de cátodo, ou um agente de eliminação de oxigênio como sulfitos ou bissulfitos, por exemplo.

[0164] Em outra alternativa, um segmento de duto rígido de metal intermediário, ou "riser", é inserido entre dois segmentos de duto flexível, um segmento superior e um segmento inferior. O segmento intermediário rígido tem uma geometria que permite que o mesmo acomode um espaço de tampão. O espaço de tampão inclui uma entrada em contato com o corpo de água e uma passagem de comunicação que conecta o mesmo, por meio do conector, até o anel do segmento inferior do duto flexível inferior.

[0165] Também alternativamente, a linha é uma linha de produção multifuncional do tipo "feixe de produção integrado", que compreende pelo menos um tubo de transporte fluido e um conjunto de cabos elétricos ou ópticos com capacidade para transportar energia elétrica ou hidráulica ou informações entre o fundo e a superfície do corpo de água.

[0166] Alternativamente, a linha é um umbilical.

Claims (14)

1. LINHA DESTINADA A SER SUBMERGIDA EM UM CORPO DE ÁGUA, que compreende: - uma capa externa (22) que define um espaço interno (15); - pelo menos uma camada de armadura de tração (34, 36) disposta em um espaço anular (26) definido dentro do espaço interno (15), o espaço anular (26) tendo a capacidade de ser alagado com um líquido, em particular, água proveniente do corpo de água; e sendo que a linha define um espaço de tampão (29) separado do espaço anular (26), sendo que o espaço tem pelo menos uma saída (62) conectada ao espaço anular (26), para receber líquido do espaço anular (26) ou para dispensar líquido para o espaço anular (26) durante variações no volume do espaço anular (26), caracterizada pelo espaço de tampão ser separado do espaço anular (26), o volume do espaço de tampão (29) ser maior que 1% do volume do espaço anular (26), e estar compreendido entre 30% e 50% do volume do espaço anular (26), e em que o espaço de tampão (29) inclui pelo menos uma entrada (60) destinada a emergir no corpo de água, a entrada (60) estando permanentemente aberta, nenhuma válvula de fechamento ou sistema sendo colocado na entrada (60).

2. LINHA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo espaço de tampão (29) ter um volume constante.

3. LINHA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo espaço de tampão (29) ter um volume variável.

4. LINHA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo espaço de tampão (29) ser definido por uma parede flexível (192) deformável pelo líquido presente no espaço de tampão (29) ou o espaço de tampão (29) ser definido por uma divisão (182) móvel sob o efeito do líquido presente no espaço de tampão (29).

5. LINHA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo espaço de tampão (29) ser definido por pelo menos um elemento de metal com capacidade de oxidar na presença de água ou o espaço de tampão (29) conter um elemento de metal com capacidade de oxidar na presença de água.

6. LINHA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por compreender uma parte central (12) e conectores (14) situados em ambos os lados da parte central (12).

7. LINHA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo espaço de tampão (29) ser definido em pelo menos um dos conectores (14) e/ou ao redor de pelo menos um dos conectores (14).

8. LINHA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 7, caracterizada pelo espaço de tampão (29) estar posicionado ao redor da parte central (12), fora da capa externa (22).

9. LINHA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo espaço de tampão (29) incluir pelo menos um duto que forma pelo menos um enrolamento posicionado ao redor do pelo menos um dos conectores (14), no pelo menos um dos conectores (14) e/ou ao redor da parte central (12).

10. LINHA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por compreender pelo menos uma capa intermediária (212) posicionada dentro da capa externa (22), o espaço anular (26) sendo definido externamente pela capa intermediária (212), o espaço de tampão (29) sendo definido entre a capa intermediária (212) e a capa externa (22), o espaço de tampão (29) incluindo pelo menos uma entrada (60) destinada a emergir no corpo de água, a entrada (60) sendo disposta através da capa externa (22).

11. LINHA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por compreender pelo menos um conector (14), o espaço anular (26) sendo conectado ao espaço de tampão (29) por meio do conector (14).

12. LINHA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 11, caracterizada pelo espaço anular (26) ser conectado ao espaço de tampão (29) por meio da capa intermediária (212).

13. LINHA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizada pelo comprimento mínimo que separa a entrada (60) da saída ser maior que a razão da variação de volume líquido no espaço anular (26) durante a operação em um corpo de água até o volume por unidade de comprimento do espaço de tampão (29), tomado ao longo da linha.

14. MÉTODO PARA COLOCAR UMA LINHA EM UM CORPO DE ÁGUA, caracterizado por compreender as seguintes etapas: - fornecer uma linha, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 13; - submergir a linha em um corpo de água; - alagar o espaço anular (26) com um líquido, em particular, água proveniente do corpo de água, através do espaço de tampão (29); e - variar o volume do espaço anular (26) circulando-se água entre o espaço anular (26) e o espaço de tampão (29).

Images