BR112017015182B1

BR112017015182B1 - Método de ligação de cabos de uma seção unitária de tubulação destinada a ser montada verticalmente numa tubulação submarina de transporte de fluidos, conector macho para implementação do método e conector fêmea para implementação do método

Info

Publication number: BR112017015182B1
Application number: BR112017015182-0A
Authority: BR
Inventors: François Régis Pionetti
Original assignee: Saipem S.A.
Priority date: 2015-02-11
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2022-12-06
Also published as: WO2016128656A1; EP3257126A1; FR3032564B1; US20180034193A1; US10658785B2; EP3257126B1; AU2016217747A1; FR3032564A1; BR112017015182A2; AU2016217747B2

Abstract

MÉTODO DE LIGAÇÃO DE CABOS DE UMA SECÇÃO UNITÁRIA DE CONDUTA DESTINADA A SER MONTADA VERTICALMENTE NUMA CONDUTA SUBMARINA DE TRANSPORTE DE FLUIDOS, E CONECTORES. A invenção refere-se a um método de ligação de cabos de uma secção unitária de conduta destinada a ser montada verticalmente numa conduta submarina de transporte de fluidos, compreendendo o posicionamento em torno de uma extremidade inferior da secção (40) unitária de conduta de um conector (2) anular fêmea ao qual são ligados cabos (14) que se estendem ao longo da referida secção unitária de conduta, o posicionamento em torno de uma extremidade superior da conduta (42) de um conector (24) anular macho ao qual são ligados cabos (32) que se estendem ao longo da referida conduta, e a ligação dos conectores macho e fêmea fazendo-os deslizar verticalmente na direção um do outro durante a montagem da secção unitária de conduta sobre a conduta.

Description

Antecedentes da Invenção

[001] A presente invenção refere-se ao domínio geral das tubulações de transporte de fluido, em particular às tubulações submarinas, que repousam no fundo do mar e asseguram a ligação fundo-superfície para a trasfega de hidrocarbonetos, por exemplo, de petróleo e de gás provenientes de poços de produção submarinos.

[002] A invenção refere-se a todos os tipos de tubulações, em particular às tubulações coaxiais de tipo "Pipe In Pipe" ou PIP, ou seja, "tubulação numa tubulação", no qual um tubo interno transporta os fluidos e um tubo externo coaxial com o anterior, também denominado "invólucro externo", está em contacto com o meio ambiente, ou seja, com a água.

[003] Geralmente, estas tubulações coaxiais são montadas em terra em elementos de comprimento unitário (ou seja de juntas duplas, triplas ou quádruplas, em seguida indiferentemente denominadas "juntas quad" para secções quádruplas de tubo), da ordem de 10 a 100 m de acordo com a capacidade de desempenho em carga do sistema de deposição. Estas juntas quad são então transportadas para o mar num navio de deposição.

[004] Durante a deposição, as juntas quad são ligadas umas às outras a bordo do navio e à medida da sua deposição no mar. A deposição pode efetuar-se por intermédio de uma torre de deposição em J posicionada sobre o navio de deposição. Com a deposição em J, a tubulação submarina é tipicamente descida do navio de deposição praticamente vertical (entre +30° e -10° relativamente à vertical). A deposição em J é uma deposição catenária simples na qual a inclinação quase vertical da tubulação diminui à medida do seu deslocamento para baixo até se ajustar ao declive do fundo do mar.

[005] Este método de deposição em J necessita deslocar cada nova junta quad de uma posição horizontal (ao longo do convés do navio de deposição) para uma posição vertical para se alinhar com a torre de deposição em J. A junta quad é mantida vertical sobre a torre de deposição para permitir soldar a sua extremidade inferior à extremidade superior da tubulação. Quando a junta quad é soldada à tubulação, esta última é descida no mar deslocando o navio de deposição para a frente num avanço correspondente ao comprimento da junta quad.

[006] Por outro lado, é conhecido posicionar cabos no espaço anular entre os dois tubos destas tubulações coaxiais submarinas fazendo-os caminhar ao longo do tubo interno, ao longo de todo o seu comprimento. Estes cabos são, em particular, cabos elétricos enrolados em torno dos tubos internos das tubulações para os aquecer por efeito Joule. Esta técnica denominada "aquecimento por traçagem" (ou "heat tracing" em inglês) permite manter os fluidos transportados nas tubulações submarinas a uma temperatura superior a um limiar crítico, ao longo de todo o seu trajeto, desde o poço de produção até à instalação de superfície (e evitar assim o aparecimento de fenómenos prejudiciais nas tubulações para a manutenção de boas condições de circulação.

[007] No entanto, durante a deposição em J de uma nova junta quad na tubulação submarina, coloca-se o problema da ligação entre os cabos da tubulação e os da nova junta quad. Considerando a posição vertical dos tubos durante esta deposição, é, em particular necessário assegurar uma ligação dos cabos que seja simples, rápida e efi- caz.

Objetivo e resumo da invenção

[008] A presente invenção tem, portanto, por objetivo principal propor um método de ligação simples, rápido e eficaz.

[009] De acordo com a invenção, este objetivo é alcançado gra ças a um método de ligação de cabos de uma seção unitária de tubulação destinada a ser montada verticalmente numa tubulação submarina de transporte de fluidos, compreendendo:

[0010] o posicionamento em torno de uma extremidade inferior da seção unitária de tubulação de um conector anular fêmea no qual são ligados cabos que se estendem ao longo da referida seção unitária de tubulação;

[0011] o posicionamento em torno de uma extremidade superior da tubulação de um conector anular macho no qual são ligados cabos que se estendem ao longo da referida tubulação;

[0012] a ligação dos conectores macho e fêmea fazendo-os desli zar verticalmente na direção um do outro, durante a montagem da seção unitária de tubulação sobre a tubulação.

[0013] O recurso a conectores macho e fêmea, nos quais são liga dos os cabos da seção unitária de tubulação e os da tubulação, permite realizar de modo fiável e eficaz a ligação (por exemplo elétrica) entre estes cabos. Em particular, quando a seção unitária de tubulação é ligada à tubulação, é suficiente fazer deslizar verticalmente o conector fêmea (e/ou o conector macho) para os ligar e assegurar uma conexão entre os cabos. A continuidade elétrica entre os cabos é, assim, estabelecida de modo simples, rápido e eficaz, o que permite não aumentar o tempo de utilização dos navios de deposição.

[0014] Deverá observar-se igualmente que o conector fêmea é, de um modo vantajoso, escolhido para ser colocado numa posição elevada durante a montagem, para que as cavidades destinadas a conec- tar-se aos pinos do conector macho estejam orientadas para baixo para limitar os riscos de contaminação por corpos estranhos.

[0015] De modo preferido, o método compreende ainda, após a ligação dos conectores macho e fêmea, a rotação dos referidos conectores ligados em torno de um eixo longitudinal da seção unitária de tubulação. Esta manipulação permite, assim, apertar perfeitamente os cabos contra uma superfície exterior da referida seção unitária de tubulação, de modo a não prejudicar a eficácia de aquecimento destes cabos.

[0016] Igualmente, de modo preferido, o método compreende ain da a injeção de resina no interior de uma cavidade anular executada entre os conectores macho e fêmea quando estes estão montados, de modo a assegurar um isolamento elétrico da conexão entre os referidos conectores (esta operação é, tipicamente, realizada ao largo).

[0017] Do mesmo modo, a ligação dos cabos aos conectores ma cho e fêmea compreende, de um modo vantajoso, a injeção de resina no interior de cavidades internas aos referidos conectores, de modo a assegurar um isolamento elétrico da conexão dos cabos ao nível da sua ligação aos referidos conectores (esta operação é, tipicamente, realizada em terra).

[0018] De modo preferido ainda, o método compreende, ainda, a manutenção por ímã de, pelo menos, o conector fêmea sobre a seção unitária de tubulação para o fixar verticalmente sobre a seção unitária de tubulação e evitar que aquele deslize verticalmente ao longo desta sob o efeito da gravidade.

[0019] A ligação dos cabos aos conectores macho e fêmea pode compreender o aparafusamento de invólucros cilíndricos cravados nas extremidades dos cabos nos referidos conectores. Além disso, os cabos podem estar ligados aos conectores macho e fêmea, estando repartidos regularmente em torno de um eixo longitudinal da seção unitá- ria de tubulação.

[0020] A invenção tem igualmente por objetivo, um conector ma cho para a implementação do método tal como definido anteriormente, compreendendo um anel tendo uma cavidade interna na qual estão alojados uma pluralidade de pinos para a ligação de cabos.

[0021] A invenção tem ainda por objetivo, um conector fêmea para a implementação do método, tal como definido anteriormente, compreendendo um anel tendo uma cavidade interna na qual desembocam extremidades dos cabos a ligar.

[0022] A cavidade interna do anel destes conectores desemboca, de em modo preferido, no exterior por, pelo menos, uma abertura para permitir a injeção de resina no interior daquela. Além disso, o anel destes conectores compreende de um modo vantajoso numa face interna, pelo menos um ímã.

Breve descrição dos desenhos

[0023] Outras características e vantagens da presente invenção irão evidenciar-se a partir da descrição feita abaixo, com referência aos desenhos em anexo que ilustram um exemplo de realização desprovido de qualquer caráter limitativo. Nas figuras:

[0024] as figuras 1 à 3 são vistas de um conector fêmea utilizado para o método de ligação de acordo com a invenção, respetivamente em vista explodida, perspetiva e perfil;

[0025] as figuras 4 a invenção 6 são vistas de um conector macho utilizado para o método de ligação de acordo com a invenção, respetivamente em vista explodida, perspetiva e perfil;

[0026] as figuras 7A a 7C são vistas de um exemplo de implementação do método de ligação de acordo com a invenção.

Descrição detalhada da invenção

[0027] A invenção aplica-se a todo o tipo de tubulações de trans porte de fluido, em particular às tubulações coaxiais submarinas de tipo "Pipe In Pipe" (ou "PIP"), ou seja, uma tubulação que compreende um tubo interno destinado a transportar hidrocarbonetos provenientes de poços de produção e um tubo externo coaxial com o anterior, também denominado "invólucro externo", está em contato direto com a água do meio ambiente.

[0028] Este tipo de tubulação coaxial submarina é, tipicamente, utilizada na produção offshore de hidrocarbonetos a grande profundidade. No quadro de tais instalações, as tubulações coaxiais submarinas podem ser montadas em terra em várias secções de tubulação de comprimento unitário (ou seja, de igual modo "juntas", em particular de "juntas duplas" para dois elementos unitários montados entre si, "juntas triplas" para três elementos unitários montados entre si, "juntas quádruplas" para quatro elementos unitários montados entre si, ou mais genericamente "juntas quad" para secções quádruplas de tubo), da ordem de 10 a 100 m de acordo com a capacidade de carga do sistema de deposição. Durante a deposição, estes elementos de comprimento unitário de tubulação submarina são ligados uns aos outros a bordo do navio e à medida da sua deposição no mar.

[0029] Tipicamente, o tubo interno destas tubulações coaxiais está recoberto de cabos elétricos e/ou óticos. Os cabos elétricos são em particular utilizados para assegurar um aquecimento por efeito Joule dos tubos internos e evitar assim a formação de fenómenos prejudiciais no interior dos tubos podendo interferir com a boa circulação dos fluidos. Quanto aos cabos óticos, estes podem, em particular, ser utilizados para servir para recolher um certo número de dados sobre a temperatura ou os constrangimentos sofridos em funcionamento pela tubulação submarina.

[0030] O método de acordo com a invenção visa assegurar uma ligação entre os cabos (elétricos e/ou óticos) de uma nova junta quad (ou seção unitária de tubulação) que deve ser montada na tubulação submarina com os cabos elétricos e/ou óticos) desta última; esta montagem entre a nova junta quad e a tubulação submarina efetuado-se verticalmente no mar através de uma torre de deposição em J.

[0031] Para tal, a invenção prevê posicionar um conector fêmea (tal como aquele descrito em seguida com referência às figuras 1 a 3) em torno de uma extremidade inferior da nova junta quad e um conector macho (tal como aquele descrito em seguida com referência às figuras 4 a 6) em torno de uma extremidade superior da tubulação submarina.

[0032] Como representado nas figuras 1 a 3, o conector 2 fêmea apresenta-se na forma de um anel tendo um eixo X-X longitudinal e formado de duas partes 2a, 2b anulares, por exemplo, realizadas em plástico, montadas entre si por pinos 4 repartidos regularmente em torno do eixo X-X.

[0033] Ao nível da sua parte 2a, o conector fêmea compreende uma pluralidade de cavidades 6 repartidas regularmente em torno do eixo X-X e desembocando no exterior do conector fêmea ao nível de um reforço 8 anular.

[0034] Ao nível da sua parte 2b, o conector fêmea compreende uma pluralidade de porcas 10 roscadas repartidas regularmente em torno do eixo X-X e alinhadas longitudinalmente com as cavidades 6 com as quais estão em contacto (elétrico e/ou ótico). Estas porcas 10 roscadas são destinadas a receber por aparafusamento invólucros 12 cilíndricos cravados nas extremidades livres dos cabos 14 a ligar.

[0035] Por outro lado, como representado na figura 1, a parte 2b compreende uma cavidade 16 anular interna formada em frente da parte 2a do conector fêmea e desembocando no exterior daquela por intermédio de duas aberturas 18 (ver a figura 3: uma das aberturas 18 servindo para assegurar uma tiragem sob vácuo da cavidade 16 inter- na e a outra para ali injetar resina).

[0036] O conector 2 fêmea compreende ainda, ao nível da sua fa ce interna, vários ímães 20, para o fixar verticalmente sobre a seção unitária de tubulação (que é metálica) e evitar que aquele deslize verticalmente ao longo desta, sob o efeito da gravidade.

[0037] Finalmente, ao nível da sua face exterior, o conector fêmea compreende ainda duas perfurações 22 desembocando no exterior e abrindo-se no interior do reforço 8 anular ao nível do qual desembocam as cavidades 6 (ver a figura 2: uma destas perfurações 22 servindo para assegurar uma tiragem sob vácuo e a outra para a injeção de resina).

[0038] Como representado nas figuras 4 a 6, o conector 24 macho apresenta-se na forma de um anel tendo um eixo Y-Y longitudinal e formado igualmente de duas partes 24a, 24b anulares, por exemplo, realizadas em plástico, montadas entre si por pinos 22 repartidos regularmente em torno do eixo Y-Y.

[0039] Ao nível da sua parte 24a, o conector 24 macho compreen de uma pluralidade de pinos 26 repartidos regularmente em torno do eixo Y-Y e desembocando no exterior do conector macho que apresenta uma saliência longitudinalmente para o exterior relativamente àquele (deve salientar-se que o número de pinos 26 é, naturalmente, idêntico ao número de cavidades 6 do conector fêmea).

[0040] Ao nível da sua parte 24b, o conector macho compreende uma pluralidade de porcas 28 roscadas repartidas regularmente em torno do eixo X-X e alinhadas longitudinalmente com os pinos 26 com as quais estão em contacto (elétrico e/ou ótico). Estas porcas 28 roscadas são destinadas a receber por aparafusamento invólucros 30 cilíndricos cravados nas extremidades livres dos cabos 32 a ligar.

[0041] Por outro lado, como representado mais precisamente na figura 4, a parte 24b compreende uma cavidade 34 anular interna for mada em frente da parte 24a do conector macho e desembocando no exterior daquela por intermédio de duas aberturas 36 (ver a figura 6: uma das aberturas serve para assegurar uma tiragem sob vácuo da cavidade 34 interna e a outra para ali injetar resina).

[0042] O método de ligação entre os cabos (elétricos e/ou óticos) de uma nova junta quad e os cabos da tubulação submarina por meio de conectores 2 fêmea e 24 macho descritos anteriormente, é descrita em seguida com referência às figuras 7A a 7C.

[0043] Antes desta operação, o conector 2 fêmea é posicionado em torno de uma extremidade inferior do tubo 40a interno da nova junta 40 quad a montar (a manutenção do conector fêmea nesta posição é possibilitada graças aos ímães 20 posicionados sobre a sua face interna) e os cabos elétricos e/ou óticos 14 estendendo-se ao longo da junta 40 quad são ligados a este conector fêmea. Nesta posição, os pinos do conector fêmea estão orientados para baixo.

[0044] Como indicado anteriormente, os invólucros 12 cilíndricos cravados nas extremidades livres destes cabos 14 são, mais precisamente, aparafusados nas porcas 10 roscadas do conector fêmea. Uma vez os cabos 14 ligados ao conector fêmea, é injetada resina (tipicamente resina epóxi) no interior da cavidade interna do conector fêmea (pela abertura 18) de modo a assegurar um perfeito isolamento elétrico dos cabos ao nível da sua ligação com o conector fêmea (esta operação é realizada em terra).

[0045] Do mesmo modo, o conector 24 macho é posicionado em torno do tubo 42a interno da tubulação 42 sobre a qual deve ser montada a junta 40 quad e os cabos elétricos e/ou óticos 32 estendendo- se ao longo da tubulação são ligados a este conector macho. Nesta posição, os pinos do conector macho estão orientados para cima.

[0046] Para tal, os invólucros 30 cilíndricos cravados nas extremi dades livres destes cabos 32 são, mais precisamente, aparafusados nas porcas 28 roscadas do conector macho e é igualmente injetada resina (tipicamente resina epóxi) no interior da cavidade interna do conector (pelas aberturas 36) de modo a assegurar um perfeito isolamento elétrico dos cabos ao nível da sua ligação com o conector macho (esta operação é realizada em terra).

[0047] Como representado na figura 7A, a nova junta 40 quad a montar é então posicionada verticalmente por cima da tubulação 42 submarina por meio de uma torre em J (não representada). Mais precisamente, os respetivos tubos 40a, 42a internos da junta 40 quad e da tubulação 42 submarina são montados um sobre o outro (por soldagem), os respetivos tubos 40b, 42b externos tendo sido previamente deslizados verticalmente para permitir efetuar esta operação.

[0048] Quando os respetivos tubos 40a, 42a internos da junta 40 quad e da tubulação 42 são montados entre si, os conectores 2 fêmea e/ou 24 macho são deslizados verticalmente ao longo da junta quad e da tubulação para permitir a sua ligação (ou seja, a conexão elétrica e/ou ótica entre os pinos do conector macho e as cavidades do conector fêmea) - ver a figura 7B. O deslizamento do conector fêmea deve ser possibilitado apesar da presença dos ímães sobre a sua face interna por meio de uma força suficiente.

[0049] Nesta posição, é injetada resina (tipicamente resina epóxi) na cavidade anular interna formada entre o reforço 8 anular do conector 2 fêmea e a parte 24a do conector 24 macho dotada dos pinos 26 por intermédio das perfurações 22 (esta operação é realizada ao largo). Este resina permite assegurar, por um lado um perfeito isolamento elétrico entre as cavidades do conector fêmea e os pinos do conector macho e, por outro lado, uma fixação secundária dos conectores entre si.

[0050] Se necessário, os conectores 2 fêmea e 24 macho assim ligados são então, de um modo vantajoso, rodados em torno de um eixo longitudinal Z-Z da junta 40 quad de modo a apertar perfeitamente os cabos 14 contra uma superfície exterior da junta quad e os cabos 32 contra uma superfície exterior da tubulação 42. Finalmente, quando os conectores 2 fêmea e 24 macho são ligados, os respetivos tubos 40b, 42b externos da junta 40 quad e da tubulação 42 submarina são deslizados verticalmente na direção um do outro para permitir a sua ligação (figura 7C).

[0051] Deverá salientar-se que os conectores fêmea e macho as sim ligados são, de modo preferido, desalinhados longitudinalmente relativamente à soldadura entre os respetivos tubos externos da junta quad e da tubulação. Deste modo, a fratura da soldadura poderia danificar os conectores.

[0052] Deverá observar-se igualmente que os conectores macho e fêmea e o método de ligação de acordo com a invenção foram aqui descritos com referência a uma tubulação coaxial de tipo PIP.

[0053] Naturalmente, a presente invenção aplica-se igualmente a todas as outras tubulações de transporte de fluido, em particular, a tubulações simples recobertas de materiais compósitos.

Claims

1. Método de ligação de cabos de uma seção unitária de tubulação destinada a ser montada verticalmente numa tubulação submarina de transporte de fluidos, caracterizado pelo fato de que compreende: o posicionamento em torno de uma extremidade inferior da seção (40) unitária de tubulação de um conector (2) anular fêmea no qual são ligados cabos (14) que se estendem ao longo da referida seção unitária de tubulação; o posicionamento em torno de uma extremidade superior da tubulação (42) de um conector (24) anular macho no qual são ligados cabos (32) que se estendem ao longo da referida tubulação; e a ligação dos conectores macho e fêmea fazendo-os deslizar verticalmente na direção um do outro durante a montagem da seção unitária de tubulação sobre a tubulação.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, após a ligação dos conectores macho e fêmea, a rotação dos referidos conectores ligados em torno de um eixo (Z-Z) longitudinal da seção unitária de tubulação, de modo a apertar os cabos (14) contra um superfície exterior da referida seção unitária de tubulação.

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a injeção de resina no interior de uma cavidade anular realizada entre os conectores macho e fêmea quando estes estão montados, de modo a assegurar um isolamento elétrico da conexão entre os referidos conectores.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a ligação dos cabos aos conectores macho e fêmea compreende a injeção de resina no interior de cavidades (16, 34) internas aos referidos conectores, de modo a assegu- rar um isolamento elétrico da conexão dos cabos ao nível da sua ligação aos referidos conectores.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4 caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, a manutenção por ímã (20) de, pelo menos, o conector (2) fêmea sobre a seção unitária de tubulação para fixá-lo verticalmente sobre a seção unitária de tubulação e evitar que aquele deslize verticalmente ao longo desta sob o efeito da gravidade.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a ligação dos cabos aos conectores macho e fêmea pode compreender o aparafusamento de invólucros (12, 30) cilíndricos cravados nas extremidades dos cabos nos referidos conectores.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os cabos (14, 32) são ligados aos conectores macho e fêmea, estando repartidos regularmente em torno de um eixo longitudinal da seção unitária de tubulação.

8. Conector (24) macho para a implementação do método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende um anel tendo uma cavidade (34) interna na qual estão alojados uma pluralidade de pinos para a ligação de cabos.

9. Conector macho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a cavidade (34) interna do anel desemboca no exterior por, pelo menos, uma abertura (36) para permitir a injeção de resina no interior daquela.

10. Conector (2) fêmea para a implementação do método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende um anel tendo uma cavidade (16) interna na qual desembocam as extremidades dos cabos a ligar.

11. Conector fêmea de acordo com a reivindicação 10, ca-racterizado pelo fato de que a cavidade (16) interna do anel desemboca no exterior por, pelo menos, uma abertura (18) para permitir a injeção de resina no interior daquela.

12. Conector fêmea de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 10 a 11, caracterizado pelo fato de que o anel compreende numa face interna, pelo menos um, ímã (20).