BR112019007789B1

BR112019007789B1 - Instalação offshore

Info

Publication number: BR112019007789B1
Application number: BR112019007789-8A
Authority: BR
Inventors: Jens R0Rdam Thomsen
Original assignee: National Oilwell Varco Denmark I/S
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2023-01-24
Also published as: AU2017347152B2; US20200190913A1; EP3526437A1; US10975629B2; WO2018072801A1; AU2017347152A1; EP3526437A4; EP3526437B1; BR112019007789A2

Abstract

Uma instalação offshore compreendendo um tubo ascendente e um reforçador de curvatura (12a, 12b). O tubo ascendente compreende um corpo de tubo flexível (10) tendo um comprimento de tubo e uma conexão de extremidade e o tubo ascendente tem um eixo longitudinal de tubo (A). O reforçador de curvatura (12a, 12b) compreende um corpo formado helicoidalmente (12) disposto para circundar uma seção de comprimento reforçado do corpo de tubo flexível (10). O reforçador de curvatura tem uma extremidade raiz (11a) e uma extremidade distante (11b), em que a extremidade raiz (11a) está mais próxima da conexão de extremidade do que a extremidade distante (11b) e a extremidade raiz (11a) é travada a uma distância axial à conexão de extremidade, determinada ao longo do comprimento do eixo longitudinal do tubo (A).

Description

Campo técnico

[01] A presente invenção refere-se a uma instalação offshore compreendendo um tubo e um enrijecedor de curvatura disposto para reforçar uma seção de comprimento do tubo para proteger o tubo contra dobra excessiva local. O tubo é vantajosamente um tubo flexível, tal como um tubo flexível não ligado. Arte anterior

[02] Os enrijecedores de curvatura para uso em combinação com tubos flexíveis são bem conhecidos na técnica e são geralmente aplicados para tubos flexíveis suportados localmente para limitar as tensões de flexão e a curvatura do tubo a um nível aceitável.

[03] Um enrijecedor de curvatura tem a função de reforçar um tubo flexível em uma seção selecionada do tubo flexível. O enrijecedor de curvatura é provido para evitar dobrar excessivamente em comprimentos específicos ao longo do tubo flexível, ou seja, o enrijecedor de curvatura tem o propósito de restringir ou reduzir o risco de flexão do tubo flexível além de um raio de flexão máximo.

[04] Tubos e estruturas flexíveis são, por exemplo, usadas na indústria de petróleo para elevar ou transportar hidrocarbonetos de uma cabeça de poço submarina para uma plataforma ou equipamento flutuante, como uma embarcação de Unidade Flutuante de Produção, Armazenamento e Transferência conhecida pela abreviação FPSO. Tais tubos flexíveis são, por exemplo, descritos em "Recommended Practice for Flexible Pipes" API Recommended Practice 17 B", quarta edição 2008 publicada pela American Petroleum Industry. Um enrijecedor de curvatura é particularmente útil em combinação com um tubo flexível não ligado, por exemplo, conforme descrito em “Specification for Unbonded Flexible Pipe” API 17J, terceira edição 2008, também publicado pela American Petroleum Industry.

[05] Deve ser observado que enrijecedores de curvatura, inclusive o enrijecedor de curvatura do conjunto da presente invenção, também podem ser usados com outros tipos de tubulações flexíveis, particularmente no caso de instalações de extração de petróleo submarino, tais como linhas flexíveis multi-tubos conhecidas como umbilicais, ou cabos elétricos.

[06] Um tubo flexível tem pelo menos duas vantagens principais comparado aos tubos rígidos, ou seja, que pode ser transportado em longos comprimentos em uma bobina e que pode mover-se e adaptar-se às forças bastante substanciais a que pode ser sujeito durante a sua utilização por exemplo, utilização submarina. No entanto, mesmo que o tubo flexível possa ser bem flexível, desde que ele não seja dobrado além de um certo raio de curvatura, uma curvatura além do raio de curvatura mínimo (MBR) para um determinado tubo flexível pode potencialmente danificar o tubo, até um grau de explosão ou colapso do tubo. Se o tubo flexível é destinado para uso em transporte de hidrocarbonetos, por exemplo fluxos de poços de poços de petróleo, tais danos do tubo flexível podem ter consequências catastróficas e, portanto, é importante para garantir ou minimizar o potencial risco de dobrar excessivamente além do MBR de um dado tubo.

[07] Tubos flexíveis são muitas vezes instalados tanto como tubos estacionários, isto é, os tubos são posicionados como linhas de fluxo ao longo de um fundo do mar, ou como tubos dinâmicos, isto é, os tubos que são usados sujeitos a várias forças e deformações e, especialmente, forças que podem levar a substanciais curvaturas do tubo flexível. Um tubo instalado para ser um tubo dinâmico é geralmente chamado de “um ascendente” ou “tubo ascendente” tal como um tubo ascendente ou um tubo conectado a uma unidade flutuante (plataforma, embarcação e outros). Para um tubo instalado para ser um tubo estacionário, por exemplo, uma linha de fluxo, o risco de dobra excessiva está presente principalmente perto da(s) conexão(ões) entre o tubo flexível e outros equipamentos, e frequentemente esse risco de dobrar excessivamente o tubo flexível estacionário é relativamente baixo dependendo de toda a estrutura na qual o tubo flexível é conectado. O risco de dobrar excessivamente tubos flexíveis para uso estacionário está presente principalmente durante a instalação do tubo flexível.

[08] Para uso dinâmico, o risco de dobrar excessivamente um tubo flexível é muito maior e é muito mais comum usar o enrijecedor de curvatura para evitar a dobra excessiva de tais tubos flexíveis.

[09] Um enrijecedor de curvatura pode, por exemplo, ser montado no tubo flexível na região onde o tubo flexível tem uma conexão de extremidade e/ou está conectado a um elemento relativamente rígido. O termo "conexão de extremidade" é aqui usado como um termo genérico para compreender conexões de extremidade que são ajustadas à(s) camada(s) do tubo flexível nas suas duas extremidades. A conexão de extremidade ou conexões são geralmente consideradas como partes do tubo que formam as respectivas extremidades do tubo flexível. A conexão de extremidade é também referida como um elemento de terminação ou terminação. A conexão de extremidade pode ser vantajosamente um conector de extremidade usado para conectar o tubo flexível a outro elemento, tal como outro tubo, uma cabeça de poço submarino, uma embarcação ou uma plataforma.

[010] Um enrijecedor de curvatura pode também ser montado em uma seção de comprimento do tubo flexível a alguma distância das conexões de extremidade, por exemplo, na borda de um suporte intermediário, por exemplo, no caso de um tubo flexível sendo usado como tubo ascendente com uma configuração "S preguiçoso" ou "S íngreme", conforme descrito em API 17 B, ou alternativamente na extremidade de um tubo guia rígido que protege a parte superior do tubo flexível, como representado nas Figs. 11, 12 e 13 da WO 92/12376 ou na EP-565445.

[011] Um enrijecedor de curvatura da arte anterior pode, por exemplo, ter a forma de um enrijecedor de curvatura que consiste em um único corpo elástico moldado em poliuretano e pode, em alternativa, compreender uma estrutura de reforço interna, tal como descrito em US 6220303.

[012] Um problema observado com o tipo de enrijecedores de curvatura acima é que a temperatura da seção de tubo coberta pelo enrijecedor de curvatura pode aumentar a uma temperatura indesejada devido às propriedades de isolamento térmico do enrijecedor de curvatura. Isto pode levar a um sobreaquecimento das camadas exteriores do tubo, levando ao dano de uma ou mais camadas do tubo, em particular, a bainha externa situada imediatamente abaixo do enrijecedor de curvatura.

[013] Em alguns enrijecedores de curvatura da arte anterior este problema foi aliviado pela incorporação de meios de dissipação de calor, como é recomendado em GB-A- 2291686, US 7963299 e em US 6009907 onde o corpo elástico ou a bainha externa subjacente do tubo compreende passagens para água para resfriar a bainha externa do tubo.

[014] A WO15070908 divulga um enrijecedor de curvatura compreendendo uma pluralidade de vigas dispostas para serem dispostas em torno de um elemento tubular. Um suporte é provido para conectar o enrijecedor de curvatura ao elemento tubular. Uma primeira haste rígida liga um primeiro feixe da pluralidade de feixes a um segundo feixe da pluralidade de feixes. A primeira haste rígida está ligada a uma superfície do primeiro feixe, de tal modo que não fica no mesmo eixo que uma segunda barra rígida ligada a uma superfície oposta do primeiro feixe. A rigidez de qualquer um da pluralidade de vigas e conectores entre vigas e hastes provê rigidez de flexão ao elemento tubular e permite que o fluido, tal como a água do mar passe entre o enrijecedor de curvatura e o elemento tubular. Divulgação da invenção

[015] O objetivo da presente invenção é fornecer uma alternativa de instalação offshore compreendendo um tubo e um enrijecedor de curvatura, em que o enrijecedor de curvatura é relativamente simples de produzir e montar no tubo para prover o conjunto.

[016] Este objetivo foi alcançado pela presente invenção como definido nas reivindicações.

[017] A instalação offshore da invenção e/ou as formas de realização da mesma têm demonstrado ter um grande número de vantagens, que serão claros a partir do que se segue.

[018] A instalação offshore compreende um tubo ascendente e um enrijecedor de curvatura. O enrijecedor de curvatura é disposto para resistir à flexão indesejada e excessiva do tubo flexível, ou seja, uma flexão excedendo um limite de projeto.

[019] Normalmente, um tubo flexível é projetado com um raio de curvatura mínimo de armazenamento (MBR) e um MBR operacional. A abreviatura MBR é aqui aplicada para significar o MBR operacional para aplicações dinâmicas, a menos que seja especificado em contrário. O requisito de MBR é, por exemplo, conforme definido em "Specification for Unbonded Flexible Pipe", ANSI/API 17J, terceira edição, julho de 2008.

[020] O tubo ascendente compreende um corpo de tubo flexível e uma conexão de extremidade. Normalmente, o tubo ascendente tem uma conexão de extremidade em cada uma das suas extremidades para ser conectada a um outro tubo ou a uma instalação submarina ou da superfície do mar. O tubo ascendente tem um eixo de tubo longitudinal que também referido como o eixo do tubo. O corpo do tubo tem um comprimento de tubo, que é vantajosamente relativamente longo, tal como pelo menos cerca de 50 m, tal como pelo menos de cerca de 100 m, tal como desde cerca de 200 m a cerca de 3000 m. Geralmente a maioria dos tubos ascendentes têm um comprimento de tubo desde cerca de 500 m até cerca de 2000 m.

[021] O enrijecedor de curvatura compreende um corpo formado helicoidalmente disposto para circundar uma seção de comprimento do corpo de tubo flexível. Esta seção de comprimento circundada pelo corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura é aqui referida como a seção de comprimento reforçado.

[022] O enrijecedor de curvatura tem uma extremidade raiz e uma extremidade distante, em que a extremidade raiz é mais próxima da conexão de extremidade do que a extremidade distante e a extremidade raiz é travada em uma distância axial à conexão de extremidade, determinada ao longo do eixo longitudinal do tubo. Quando o tubo tem uma conexão de extremidade em cada uma das suas extremidades, a conexão de extremidade referida à concebida distância entre o enrijecedor de curvatura e a conexão de extremidade é a conexão de extremidade mais próxima.

[023] A instalação da presente invenção foi verificada ser muito simples de instalar e, simultaneamente, prover uma alta proteção contra dobra excessiva e danosa ao tubo ascendente. Além disso, verificou-se que o reforço de curvatura pode ser provido para ter um peso relativamente baixo, o que é benéfico tanto para o custo de transporte reduzido quanto também para carga reduzida na instalação, por exemplo, carga reduzida a uma instalação na superfície do mar na qual a instalação é conectada ou combinada.

[024] Além disso, verificou-se que a instalação também alivia o problema discutido acima, relativo à temperatura da seção de tubo coberta pelo enrijecedor de curvatura da arte anterior que pode aumentar até uma temperatura indesejável devido às propriedades de isolamento térmico do enrijecedor de curvatura. O enrijecedor de curvatura da instalação pode ser moldado para reduzir significativamente o risco de superaquecimento da camada ou camadas externas do tubo. Em formas de realização preferidas, como descrito abaixo, o risco de sobreaquecimento pode ser reduzido a um mínimo ou praticamente eliminado.

[025] O tubo ascendente é um tubo que se estende de um nível a outro nível deslocado verticalmente, geralmente deslocado pelo menos de cerca de 30 m, tal como pelo menos de cerca de 100 m, tal como pelo menos de cerca de 500 m.

[026] O termo “na direção radial” significa uma direção a partir do eixo do tubo e radialmente para fora.

[027] Os termos “dentro” e “fora” de uma camada do tubo são usados para designar a distância relativa ao eixo do tubo, de modo que “dentro de uma camada” significa a área circundada pela camada, ou seja, com uma distância axial menor que a camada e “fora de uma camada” significa a área não circundada pela camada e não contida pela camada, ou seja, com uma distância axial menor que a camada.

[028] O termo “lado interno” de uma camada é o lado da camada voltado para o eixo do tubo. O termo “lado externo” de uma camada é o lado da camada voltado para longe do eixo do tubo.

[029] O termo "camadas enroladas cruzadas" significa que as camadas compreendem elementos alongados enrolados que são enrolados em direção oposta em relação ao eixo longitudinal do tubo, onde o ângulo em relação ao eixo longitudinal pode ser igual ou diferente um do outro.

[030] Os termos “comprimento” e “seção de comprimento” são determinados em relação ao eixo do item em questão, a menos que qualquer outra coisa seja especificada, assim o comprimento do tubo é determinado ao longo do eixo do tubo, o comprimento do enrijecedor de curvatura é determinado ao longo do eixo do enrijecedor de curvatura e o comprimento do corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura é determinado ao longo do eixo do corpo formado helicoidalmente.

[031] O termo “substancialmente” deve ser entendido aqui como significando que as variações e tolerâncias comuns do produto estão compreendidas dentro do escopo do termo.

[032] O termo “cerca de” geralmente é usado para incluir o que está dentro das incertezas de medição. O termo "cerca de" quando usado em intervalos deve ser considerado como significando que o que está dentro das incertezas de medição está incluído na faixa.

[033] Deve ser enfatizado que o termo “compreende/compreendendo”, quando aqui usado, é para ser interpretado como um termo aberto, isto é, deve ser tomado para especificar a presença de característica(s) especificamente declarada, como elemento(s), unidade(s), inteiro(s), passo(s), componente(s) e combinação(ões) do mesmo, mas não exclui a presença ou adição de uma ou mais outras características declaradas.

[034] Ao longo da descrição ou reivindicações, o singular engloba o plural, a menos que seja especificado de outra forma ou seja requerido pelo contexto.

[035] Todos os diâmetros são diâmetros da seção transversal, a menos que especificado de outra forma.

[036] O termo "distância axial" é usado aqui para significar a distância perpendicular ao eixo do tubo quando o tubo é substancialmente reto.

[037] O termo “não ligado” significa neste texto que pelo menos duas das camadas, incluindo as camadas de blindagem e as camadas de polímero, não estão ligadas umas às outras. Na prática, o tubo conhecido compreende normalmente pelo menos duas camadas de blindagem localizadas fora da bainha de vedação interna. Estas camadas de blindagem não são ligadas umas às outras direta ou indiretamente através de outras camadas ao longo do tubo. Assim, o tubo torna-se dobrável e suficientemente flexível para ser transportado. Vantajosamente, o tubo não ligado compreende camadas poliméricas e metálicas separadas e não ligadas, que permitem o movimento relativo entre as camadas.

[038] Um tubo ascendente de catenária deve aqui ser interpretado como uma linha de transporte compreendendo pelo menos uma seção em curva catenária, ou seja, pelo menos uma seção em curva pendente livre onde a curva é devida à gravidade e/ou módulo(s) de flutuação - por exemplo, configurações de catenária induzida por gravidade simples, onda preguiçosa ou onda íngreme.

[039] O termo “fundo do mar” é geralmente usado para denotar o piso submarino.

[040] O termo “linha d’água” significa a linha da água em águas paradas. A menos que especificamente mencionado, todas as distâncias e determinações relativas à linha d’água são feitas em águas paradas ao nível médio da água.

[041] O termo “horizontal” significa em um plano substancialmente paralelo à linha d’água.

[042] O termo “acima” significa em um plano verticalmente acima, onde a direção vertical é perpendicular ao plano horizontal. Da mesma forma os termos, superior, mais elevado, assim como, inferior e mais baixo referem-se ao plano vertical, isto é, mais alto em relação a planos inferiores.

[043] O termo “para baixo” significa em direção a um plano inferior.

[044] Todas as características das invenções, incluindo faixas e faixas preferidas, podem ser combinadas de várias maneiras dentro do escopo da invenção, a menos que existam razões específicas para não combinar tais características.

[045] Vantajosamente o duto ascendente é um tubo ascendente flexível. O tubo ascendente é preferencialmente disposto entre uma instalação submarina, tal como uma instalação no leito do mar, por exemplo, uma cabeça de poço ou outro tubo submarino, e uma instalação de superfície do mar, tal como uma instalação acima da superfície do mar ou abaixo da superfície do mar, mas preferencialmente mais perto da superfície do mar do que a instalação submarina, por exemplo, uma plataforma ou uma embarcação.

[046] O tubo ascendente é vantajosamente um tubo flexível conectando uma instalação da superfície do mar (plataforma/boia/embarcação/unidade flutuante) a uma instalação submarina (instalação de linha de fluxo/fundo do mar). O tubo ascendente pode se estender total ou parcialmente entre a instalação da superfície e a instalação submarina. Por exemplo, dois ou mais tubos ascendentes podem ser conectados para se estenderem entre a instalação da superfície e a instalação submarina.

[047] Em uma forma de realização o tubo ascendente compreende uma montagem de um corpo de tubo e conexões de extremidade onde o corpo do tubo compreende um compósito de materiais em camadas que forma um duto contendo pressão. Preferencialmente o tubo ascendente é um tubo enrolável em bobina. Mais preferencialmente, o tubo é um tubo em camadas compreendendo duas ou mais camadas ligadas ou não ligadas ou combinações das mesmas. Ainda mais preferencialmente o tubo compreende pelo menos uma camada de blindagem, tal como uma camada de blindagem metálica e/ou uma camada de blindagem de compósito reforçado com fibra.

[048] Vantajosamente, o tubo é um tubo flexível não ligado, conforme descrito na norma “Recommended Practice for Flexible Pipe”, ANSI/API 17 B, quarta edição, julho de 2008, e o padrão “Specification for Unbonded Flexible Pipe”, ANSI/API 17J, terceira edição, julho de 2008.

[049] A estrutura do tubo permite, preferencialmente, deflexões relativamente grandes, sem qualquer aumento indesejado ou danoso nas tensões de flexão.

[050] O risco de dobra excessiva é, em particular, potencial em áreas onde o tubo flexível está ligado a uma instalação rígida ou relativamente rígida que restringe o seu movimento. Assim, vantajosamente a seção de comprimento reforçada do corpo do tubo flexível está na vizinhança de uma instalação submarina ou na vizinhança de uma instalação de superfície à qual o duto ascendente é conectado. Em uma forma de realização, a seção de comprimento reforçado do corpo de tubo flexível está dentro de uma distância de 50 m da conexão entre o tubo ascendente e a instalação da superfície, tal como dentro de uma distância de até 40 m, tal como dentro de uma distância de até 30 m, tal como dentro de uma distância de até 20 m da conexão entre o tubo ascendente e a instalação da superfície. Em uma forma de realização, a seção de comprimento reforçado do corpo de tubo flexível está dentro de uma distância de até 50 m da conexão entre o tubo ascendente e a instalação submarina, tal como tal como dentro de uma distância de até 40 m, tal como dentro de uma distância de até 30 m, dentro de uma distância de até 20 m da conexão entre o tubo ascendente e a instalação submarina.

[051] Para algumas instalações onde o tubo ascendente é conectado a uma outra unidade em uma conexão que não é no fundo do mar ou da superfície do mar, mas intermediária destes, também pode haver um risco de dobra excessiva porque a conexão por si só pode ser relativamente rígida e também o parceiro de conexão pode ser rígido em relação ao tubo ascendente. Em uma forma de realização, a seção de comprimento reforçado do corpo de tubo flexível está na vizinhança de uma conexão ascendente intermediária, tal como uma conexão em que a conexão de extremidade do tubo ascendente está ligada a um segundo tubo ascendente ou a uma unidade de águas médias, tal como arco de águas médias ou um módulo de flutuação de águas médias. O tubo ascendente secundário pode ser igual ou diferente do tubo ascendente. Vantajosamente, a seção de comprimento reforçado do corpo de tubo flexível está dentro de uma distância de até 50 m da conexão de duto ascendente intermediária, tal como dentro de uma distância de até 40 m, tal como dentro de uma distância de até 30 m, tal como dentro uma distância de até 20 m da conexão do tubo ascendente intermediário.

[052] A frase “a extremidade raiz está travada em uma distância axial até a conexão de extremidade, determinada ao longo do eixo longitudinal do tubo” significa que é fixa a distância ou comprimento ao longo do eixo do tubo entre a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura e a conexão de extremidade.

[053] Em uma forma de realização a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura é travada mecanicamente na conexão de extremidade, por exemplo, sendo travada geometricamente ou sendo presa diretamente ou por meio de outro elemento à conexão de extremidade.

[054] Em uma forma de realização, a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura é direta e mecanicamente travada à conexão de extremidade. O enrijecedor de curvatura pode, por exemplo, ser soldado à conexão da extremidade ou ser mecanicamente preso por parafusos. Como descrito abaixo, o enrijecedor de curvatura pode compreender um anel para a conexão.

[055] Em uma forma de realização, a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura é mecanicamente travada à conexão de extremidade indiretamente através de uma estrutura suporte. A estrutura suporte pode, em princípio, ser qualquer tipo de estrutura suporte que seja capaz de reter mecanicamente a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura e a conexão de extremidade travadas na distância axial selecionada. A distância axial é determinada ao longo do eixo do tubo. A estrutura suporte pode, por exemplo, compreender uma parte ou toda uma instalação submarina ou uma instalação de superfície, tal como um pendurador do tubo ascendente para suportar o tubo ascendente na conexão a uma embarcação e/ou plataforma, uma embarcação, um tubo e/ou uma estrutura de ancoragem submarina.

[056] Em uma forma de realização, a instalação compreende a estrutura suporte.

[057] Em uma forma de realização a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura é suportada por e/ou ligada à estrutura suporte. Para algumas aplicações pode ser suficiente que a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura seja suportada pela estrutura, por exemplo, por ação da gravidade. Preferencialmente, a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura é fixada à estrutura suporte, por exemplo, por parafuso(s) e/ou por garras de aperto. Assim, um travamento muito seguro pode ser obtido.

[058] Preferencialmente a conexão de extremidade é travada em uma posição relativa à estrutura suporte. Em uma forma de realização a conexão da extremidade é mecanicamente suportada pelo apoio na estrutura suporte. A conexão de extremidade pode, por exemplo, ser mantida acima da linha d’água e suportada pela estrutura suporte.

[059] Vantajosamente - para um travamento muito seguro - a conexão de extremidade é presa à estrutura suporte, por exemplo, por parafuso(s) e/ou por garras de aperto.

[060] A estrutura suporte vantajosamente compreende uma estrutura rígida preferencialmente disposta para travar a conexão de extremidade e a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura em uma posição relativa uma à outra. A estrutura suporte pode compreender vantajosamente um primeiro dispositivo de travamento e um segundo dispositivo de travamento. O primeiro arranjo de travamento segura com vantagem a conexão de extremidade e o segundo arranjo de travamento segura a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura. A conexão de extremidade e a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura podem ser suportadas por estarem conectadas ou suportadas pela estrutura.

[061] O(s) arranjo(s) de travamento pode(m) ser ou compreender flanges, garras de aperto, anel(éis) com aros salientes, etc.

[062] Em uma forma de realização a estrutura suporte compreende um tubo. O tubo pode, vantajosamente, ser disposto para circundar o tubo ascendente na, ou imediatamente adjacente à, conexão entre a conexão de extremidade e o corpo do tubo. O tubo pode, vantajosamente, ser rígido. Em uma forma de realização o tubo é um tubo-I ou tubo-J. O tubo é, preferencialmente, disposto para travar a conexão de extremidade e a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura. Vantajosamente, o tubo compreende um/o primeiro arranjo de travamento e um/o segundo arranjo de travamento, em que o primeiro arranjo de travamento e o segundo arranjo de travamento podem ser como descrito acima.

[063] Em uma forma de realização a estrutura suporte compreende um par de seções de tubo disposto para circundar o tubo em uma distância ao longo do comprimento do tubo entre si e, preferencialmente, dispostas para travar a conexão de extremidade e a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura. O par de seções de tubo compreende preferencialmente uma primeira seção de tubo com um/o primeiro arranjo de travamento e uma segunda seção de tubo com um/o segundo arranjo de travamento, em que o primeiro arranjo de travamento e o segundo arranjo de travamento podem ser como descrito acima.

[064] O par de seções de tubo pode, em uma forma de realização, ser interconectado, por exemplo, por uma ou mais hastes rígidas que definem a distância entre as seções de tubo.

[065] O homem da técnica entenderá que a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura pode ser conectada ao tubo ou seção de tubo de muitas maneiras.

[066] Em uma forma de realização, o enrijecedor de curvatura é estendido parcialmente para dentro do tubo ou da segunda seção de tubo, e é fixado ao tubo ou à segunda seção de tubo e/ou diretamente ao tubo. Se fixado ao tubo, é desejável que o enrijecedor de curvatura seja ligado ao tubo flexível a uma distância da conexão de extremidade (por exemplo, como descrita em US 7575254 e/ou WO 04/055319).

[067] A fixação pode, por exemplo, ser por soldagem, por colagem, por travamento geométrico e/ou por um ou mais fixadores tais como grampos, parafusos, porcas, rebites e etc.

[068] Em uma forma de realização, o tubo ou a segunda seção de tubo tem uma forma de boca de sino (diâmetro expandindo gradualmente). Esta forma de realização é desejada quando a curva pode ter movimentos angulares em relação ao tubo ou à segunda seção do tubo, para reduzir ainda mais o risco de dobra excessiva. O tubo ou a segunda seção de tubo pode ter uma forma de boca de sino em todo o seu comprimento, no entanto, geralmente é desejado que a forma de boca de sino esteja em até cerca de 25%, como até cerca de 10% do tubo ou da segunda seção do tubo.

[069] Vantajosamente, a forma de boca de sino compreende uma abertura de expansão cônica afastada do primeiro arranjo de travamento.

[070] Em uma forma de realização o tubo estende-se através do tubo ou do par de seções de tubo e a conexão de extremidade é mecanicamente suportada pelo primeiro arranjo de travamento repousando sobre um anel do tubo ou primeira seção de tubo e/ou a conexão de extremidade está fixada ao primeiro arranjo de travamento. A conexão de extremidade pode, por exemplo, ser fixada (presa) por parafuso(s), garras, etc. O primeiro arranjo de travamento pode vantajosamente compreender um anel ao qual a conexão de extremidade está ligada.

[071] O anel pode opcionalmente compreender um ou mais aros salientes e/ou flange(s) para fixação.

[072] Em uma forma de realização, o enrijecedor de curvatura é rotativamente movível com relação à estrutura suporte. A mobilidade rotativa pode, por exemplo, ser provida como descrito em US 7575254.

[073] Em uma forma de realização, o enrijecedor de curvatura é angularmente movível com relação à estrutura suporte. A mobilidade angular pode, por exemplo, ser provida como descrito em US 2009/0020061.

[074] Em uma forma de realização, o enrijecedor de curvatura é rigidamente ligado à estrutura suporte, por exemplo, por uma soldagem, por parafusos, por garras, por um anel de retenção ou por meios de fixação semelhantes.

[075] Vantajosamente a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura compreende um anel e o anel é fixado ao tubo (preferencialmente a conexão de extremidade) e/ou à estrutura suporte para travar a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura a uma distância axial (determinada ao longo do eixo do tubo) à conexão de extremidade.

[076] O anel pode opcionalmente compreender um ou mais aros salientes e/ou flange(s) para fixação, por exemplo, através de um anel de retenção travado com um pino ou parafuso.

[077] Em uma forma de realização preferida, o anel da extremidade raiz do enrijecedor de curvatura é travado a uma distância ao longo do comprimento (e, portanto, ao longo do eixo) do tubo a partir da conexão de extremidade. O anel compreende preferencialmente um trompete que se prolonga em direção à conexão de extremidade, o trompete compreende vantajosamente um material de baixa fricção voltado para ou em contato com o tubo. Tal trompete - por vezes chamado um alargamento - é por exemplo descrito em US 7575254 e tem o propósito de reduzir o desgaste no lado externo do revestimento externo (em geral, a bainha mais externa do tubo).

[078] Geralmente é desejado que a seção de comprimento rígido do corpo do tubo flexível seja circundada por pelo menos um enrolamento helicoidal e, preferencialmente, uma pluralidade de enrolamentos helicoidais, tais como até 30 enrolamentos, tais como de 3 a 25 enrolamentos, tais como de 5 a 20 enrolamentos.

[079] O número de enrolamentos é vantajosamente selecionado para a instalação específica e também levando em consideração a condição ambiental. As ondas e turbulência das águas pode variar muito de local para local, e em alguns locais muitos enrolamentos serão preferidos ao passo que em outros locais poucos enrolamentos podem ser adequados.

[080] Em uma forma de realização, a seção de comprimento reforçada do corpo de tubo flexível tem um comprimento de até cerca de 10% do comprimento do tubo, tal como até cerca de 1% do comprimento do tubo, tal como até cerca de 0,1% do comprimento do tubo, preferencialmente a seção de comprimento reforçada do corpo de tubo flexível tem um comprimento de até cerca de 15 m, tal como até cerca de 10 m, tal como desde cerca de 1 m a cerca de 15 m.

[081] A seção de comprimento reforçada desejada pode depender do diâmetro externo do tubo.

[082] O tubo compreende vantajosamente uma bainha externa com um diâmetro externo da bainha externa. A bainha externa pode ser impermeável a líquidos, ou pode ser permeável a líquidos e serve principalmente para proteger mecanicamente a(s) camada(s) subjacente(s) do tubo. Como descrito acima, o tubo compreende preferencialmente uma pluralidade de camadas circundadas pela bainha externa. A pluralidade de camadas compreende preferencialmente uma bainha de pressão interna disposta para assegurar a integridade do fluido interno e, pelo menos, uma camada de blindagem entre a bainha externa e a bainha de pressão interna.

[083] A bainha externa é adaptada para proteção mecânica e/ou química do tubo ou uma ou mais camadas do mesmo. Em uma forma de realização, a bainha externa é impermeável a líquidos para assegurar a integridade do fluido, em particular para proteger contra a entrada de água (água do mar) quando o tubo está em uso.

[084] O corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura tem um diâmetro interno determinado perpendicularmente ao seu eixo central. Em uma forma de realização o diâmetro interno do corpo formado helicoidalmente é pelo menos tão grande quanto um diâmetro externo de uma camada de blindagem mais externa, preferencialmente, o diâmetro interno do corpo formado helicoidalmente é pelo menos tão grande quanto o diâmetro externo do tubo.

[085] O corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura pode ser parcialmente abaixado para dentro da bainha externa, mas geralmente é desejado que o corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura não seja abaixado na camada de blindagem.

[086] Em uma forma de realização, pelo menos uma seção de comprimento L1 do corpo formado helicoidalmente é disposta para assentar contra a bainha externa do tubo, preferencialmente, pelo menos uma seção de comprimento L1 do corpo formado helicoidalmente tem um diâmetro interno correspondente ao diâmetro externo do diâmetro externo da bainha externa/diâmetro externo do tubo. O termo "assentar" significa que o corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura não aplica forças axiais ao tubo quando o tubo está em condição descarregada e reto.

[087] Em uma forma de realização o corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura tem um diâmetro interno que é essencialmente constante ao longo de seu comprimento. Assim, o enrijecedor de curvatura é relativamente simples de construir e produzir.

[088] Em uma forma de realização o corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura tem um diâmetro interno que varia ao longo de seu comprimento. Desse modo, o enrijecedor de curvatura pode ser projetado para reforçar a seção de tubo endurecida de um modo desejado, por exemplo para aplicar forças radiais ao tubo que varia de uma forma desejada ao longo do comprimento do tubo, ou para assegurar que as forças irão ser distribuídas em uma forma desejada. Em uma forma de realização o diâmetro interno do enrijecedor de curvatura corresponde ao diâmetro externo do tubo ao longo de uma seção do comprimento L1, a seção de comprimento é preferencialmente pelo menos metade do comprimento do corpo formado helicoidalmente.

[089] Em uma forma de realização o diâmetro interno do corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura corresponde ao diâmetro externo do tubo ao longo de pelo menos cerca de 75% de todo o comprimento do enrijecedor de curvatura, tal como pelo menos ao longo de 3 m, tal como pelo menos ao longo de 5 m, tal como pelo menos ao longo de 10 m.

[090] Em uma forma de realização o corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura tem um diâmetro interno, em pelo menos uma seção de comprimento L2 do mesmo que é maior do que o diâmetro externo do tubo para prover uma lacuna entre o corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura na seção do comprimento L2 e o tubo. A lacuna entre o corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura na seção de comprimento L2 e o tubo têm um comprimento ao longo do enrijecedor de curvatura que, por exemplo, pode ser de até cerca de 5 m, tal como até cerca de 3 m e preferencialmente está a uma seção de comprimento, compreendendo a extremidade distante do enrijecedor de curvatura.

[091] A lacuna pode ser constante ou aumentar em direção à extremidade distante para desse modo prover o reforço variável desejado, acima descrito, da seção de tubo reforçado.

[092] Vantajosamente, a seção de comprimento reforçada do corpo de tubo flexível tem um comprimento de até cerca de 30 vezes o diâmetro externo da bainha externa, tal como a partir de cerca de 3 vezes a cerca de 20 vezes o diâmetro externo da bainha externa.

[093] Em uma forma de realização preferida, o corpo formado helicoidalmente compreende uma fita helicoidal de material sólido enrolado para circundar o tubo. O corpo formado helicoidalmente é preferencialmente em forma de hélice em pelo menos uma parte do seu comprimento, preferencialmente em todo o comprimento do corpo formado helicoidalmente.

[094] Vantajosamente, a fita helicoidal compreende pelo menos dois enrolamentos completos em volta do tubo. Preferencialmente, a fita helicoidal compreende até 5 enrolamentos por m do comprimento do enrijecedor de curvatura. Preferencialmente, os enrolamentos de fita helicoidal têm um passo de cerca de 15 cm a cerca de 2 m, tal como de cerca de 0,2 vezes o diâmetro externo do tubo a cerca de 10 vezes o diâmetro externo do tubo, tal como de cerca de 0,5 vezes o diâmetro externo da bainha externa a cerca de 5 vezes o diâmetro externo da bainha externa.

[095] O passo pode ser constante ou pode variar ao longo do comprimento do corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura. Em uma forma de realização, o passo é substancialmente constante em uma primeira seção de comprimento mais próxima da extremidade raiz do enrijecedor de curvatura, e em uma seção mais afastada da extremidade raiz do enrijecedor de curvatura o passo é gradualmente aumentado com o aumento da distância à extremidade raiz do enrijecedor de curvatura.

[096] Vantajosamente, a fita helicoidal compreende até 30 enrolamentos, tal como de 3 a 25 enrolamentos, tal como de 5 a 20 enrolamentos.

[097] Os enrolamentos de fita helicoidal podem vantajosamente ter um ângulo (ou ângulos) ao eixo do enrijecedor de curvatura de cerca de 30° a cerca de 65°, tal como de cerca de 40° a cerca de 55°.

[098] O eixo do enrijecedor de curvatura e o eixo do tubo ascendente podem vantajosamente serem coincidentes quando o tubo ascendente está em condição de não dobrado e descarregado.

[099] A fita helicoidal pode em princípio ser de qualquer tipo de material e combinações de material tendo uma rigidez e resistência suficientes. Geralmente, o(s) material(ais) do enrijecedor de curvatura deve, preferencialmente, também ser selecionado para ter uma resistência química desejada contra a água do mar. Assim, alguns materiais podem ser beneficamente fornecidos com um revestimento de um material com uma resistência química para suportar a influência da água do mar e outros componentes agressivos aos quais o enrijecedor de curvatura pode ser sujeito.

[0100] A fita helicoidal pode por exemplo compreender polímero e/ou metal, tal como aço ou titânio, opcionalmente a fita helicoidal compreende metal revestido com polímero.

[0101] Em uma forma de realização preferida, a fita helicoidal compreende polímero reforçado com fibra. As fibras podem ser vantajosamente selecionadas de fibras naturais e/ou fibras sintéticas. As fibras preferidas incluem fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de aramida, fibras de aço, fibras de polietileno, fibras minerais e misturas que compreendem pelo menos um dos precedentes.

[0102] As fibras podem, em princípio, serem providas em qualquer forma, por exemplo, as fibras podem compreender fibras cortadas, filamentos, cordão, fio, mechas e quaisquer combinações compreendendo uma das anteriores.

[0103] As fibras podem ser tecidas ou não tecidas ou parcialmente tecidas. Para uma produção mais simples e para uma resistência elevada e controlável, é desejável que as fibras compreendam fibras tecidas.

[0104] O termo “fibras cortadas” significa aqui fibras de comprimento não contínuo, por exemplo, na forma de fibras cortadas ou fibras sopradas por fusão. As fibras cortadas são geralmente fibras relativamente curtas, por exemplo, inferiores a cerca de 5 cm, tais como de cerca de 1 mm a cerca de 3 cm de comprimento. As fibras cortadas podem ter comprimentos iguais ou diferentes.

[0105] Os filamentos são fibras únicas contínuas (também chamadas monofilamentos).

[0106] A frase “contínua” como usada aqui em conexão com fibras, filamentos, cordões ou mechas, significa que as fibras, filamentos, cordões, fios ou mechas significam que geralmente têm um comprimento significativo, mas não deve ser entendido significar que o comprimento é perpétuo ou infinito. Fibras contínuas, tais como filamentos, cordões, fios ou mechas contínuas, preferencialmente têm um comprimento de pelo menos cerca de 10 m, preferencialmente pelo menos cerca de 100 m, mais preferencialmente pelo menos cerca de 1000 m.

[0107] O termo "cordão" é usado para designar um feixe de filamentos não-torcidos.

[0108] O termo "fio" é usado para designar um feixe de filamentos torcidos e/ou fibras cortadas. O fio inclui linhas e cordas. O fio pode ser um fio primário feito diretamente a partir de filamentos e/ou fibras cortadas ou um fio secundário feito de fios e/ou cordas. Os fios secundários são também referidos como cordas.

[0109] O termo “mecha” é usado para designar um feixe de cordões ou fios não torcidos.

[0110] Vantajosamente, a fita de polímero reforçado compreende fibras em uma matriz polimérica, a matriz polimérica é preferencialmente um polímero curado (termofixo) para prover uma fita rígida com a rigidez desejada.

[0111] O polímero termofixo é vantajosamente obtido da cura de uma substância de impregnação compreendendo um precursor de resina termofixa, preferencialmente selecionado a partir de resinas epoxi, resinas epoxi ester vinilica, resinas poliéster, resinas poliimidas, resinas bis-maleimidas, resinas éster cianato, resinas vinílicas, resinas benzoxazinas, resinas benzociclobuteno, ou misturas compreendendo pelo menos um dos precursores de resina termofixas anteriores.

[0112] A matriz polimérica compreende preferencialmente um precursor de resina termofixa curada, preferencialmente selecionado de resinas epóxi, resinas epoxi ester vinilica, resinas poliéster, resinas poliimidas, resinas bis-maleimidas, resinas éster cianato, resinas vinílicas, resinas benzoxazinas, resinas benzociclobuteno, ou misturas compreendendo pelo menos um dos precursores de resina termofixas anteriores.

[0113] Vantajosamente, a matriz polimérica é ou compreende um polímero epóxi curado.

[0114] O corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura pode ser vantajosamente produzido a partir de prepreg, por exemplo, com uma porcentagem em volume de uma fibra por matriz polimérica de mais de cerca de 30%, tal como mais de cerca de 40% ou até mais do que cerca de 45%.

[0115] Prepreg é uma fibra pré-impregnada onde as fibras são pré-impregnadas com uma resina que é parcialmente curada.

[0116] A fita helicoidal pode em princípio ter qualquer forma de seção transversal, no entanto, geralmente é desejado que a fita helicoidal tenha uma forma de seção transversal a qual é selecionada a partir de quadrado, redondo, oval ou semi-redondo com uma face plana em direção ao tubo. Desse modo, a fita é relativamente simples de produzir e pode ser provida para resultar em um desgaste relativamente pequeno da face externa do tubo.

[0117] Em uma forma de realização preferida, a fita helicoidal em pelo menos uma parte do seu comprimento é oca. Deste modo, o enrijecedor de curvatura pode ser provido com um peso muito baixo, o qual, como descrito acima pode ser muito benéfico.

[0118] O corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura pode, por exemplo, ser produzido preenchendo uma meia tecida com fibra com um material de suporte, tal como areia ou espuma, aplicando um saco de polímero em forma de meia que é ligeiramente maior do que a meia de fibra tecida preenchida, para circundar a meia de fibra tecida e infundir uma substância de impregnação, por exemplo, um polímero parcialmente curado ou uma resina na lacuna provida entre a meia de fibra tecida e o saco de polímero em forma de meia. Se desejado, fibras adicionais podem ser infundidas juntamente com a substância de impregnação. Depois disso, o corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura é moldado e curado. Se desejado, o material de enchimento pode ser removido para proporcionar a seção de comprimento de fita ou fita oca conforme descrito acima. Alternativamente, o material de enchimento pode permanecer.

[0119] Assim, em uma forma de realização, a fita helicoidal em pelo menos uma parte do seu comprimento compreende um núcleo de material não reforçado selecionado de espuma e material particulado fluido, tal como areia.

[0120] Geralmente, é desejável que a fita helicoidal tenha uma dimensão externa de seção transversal máxima que seja até cerca de 15 cm, tal como até cerca de 10 cm, tal como até cerca de 5 cm, a dimensão externa máxima da seção transversal diminui preferencialmente da extremidade raiz até a extremidade distante do enrijecedor de curvatura.

[0121] Em uma forma de realização, o corpo formado helicoidalmente compreende duas ou mais fitas helicoidais de material sólido enrolado para circundar o tubo. As duas ou mais fitas helicoidais são preferencialmente enroladas nas mesmas direções. Vantajosamente, as fitas helicoidais formam uma hélice dupla ou tripla. Em uma forma de realização, as fitas helicoidais são substancialmente idênticas. Em uma forma de realização, as fitas helicoidais diferem uma da outra, por exemplo, em relação ao comprimento e/ou rigidez.

[0122] Vantajosamente, o corpo formado helicoidalmente tem uma rigidez de curvatura (rigidez à flexão) que é maior do que a rigidez de curvatura do tubo circundado pelo corpo formado helicoidalmente.

[0123] Em uma forma de realização, o corpo formado helicoidalmente tem uma rigidez de curvatura (rigidez à flexão) que é substancialmente constante ao longo do seu comprimento.

[0124] Em uma forma de realização, o corpo formado helicoidalmente tem uma rigidez de curvatura (rigidez à flexão) que difere ao longo do seu comprimento, preferencialmente a rigidez de curvatura do corpo formado helicoidalmente diminui com o aumento da distância à extremidade raiz do enrijecedor de curvatura. Desse modo, o maior efeito de reforço é provido próximo à extremidade raiz do enrijecedor de curvatura e, portanto, próximo à conexão de extremidade, onde o tubo é conectado a um corpo rígido ou menos flexível, tal como uma instalação submarina ou uma instalação de superfície. Breve descrição dos desenhos

[0125] Os objetivos, características e vantagens acima e/ou adicionais da presente invenção serão melhor elucidados pela seguinte descrição detalhada, ilustrativa e não limitativa das formas de realização da presente invenção, com referência aos desenhos anexos.

[0126] As figuras são esquemáticas e podem ser simplificadas para clareza. Por toda parte, os mesmos números de referência são usados para partes idênticas ou correspondentes.

[0127] A Fig. 1 é uma ilustração esquemática de um tubo não ligado.

[0128] A Fig. 2 é uma vista em perspectiva de um enrijecedor de curvatura e um tubo ascendente de uma forma de realização de uma instalação da invenção.

[0129] A Fig. 3 é uma vista lateral de um enrijecedor de curvatura e de um tubo ascendente de uma forma de realização de uma instalação da invenção.

[0130] A Fig. 4 é uma vista lateral de uma forma de realização de uma instalação da invenção.

[0131] A Fig. 5 é uma vista lateral de outra forma de realização de uma instalação da invenção.

[0132] A Fig. 6 é uma ilustração esquemática de uma instalação offshore onde são indicadas posições preferidas de enrijecedores de curvatura.

[0133] A Fig. 7 é uma ilustração esquemática de outra instalação offshore onde são indicadas posições preferidas de enrijecedores de curvatura.

[0134] A Fig. 8 é uma ilustração esquemática de uma forma de realização de uma instalação offshore da invenção.

[0135] A Fig. 9 é uma ilustração esquemática de uma outra forma de realização de uma instalação offshore da invenção.

[0136] A Fig. 10 é uma ilustração esquemática de uma outra forma de realização de uma instalação offshore da invenção.

[0137] As Figs. 11a e 11b são vistas em perspectiva de seções de respectivas fitas formando corpos formados helicoidalmente de enrijecedores de curvatura de instalações de formas de realização da invenção.

[0138] As Figs. 12a, 12b, 12c, 12d, 12e são vistas em corte transversal das respectivas fitas formando corpos formados helicoidalmente de enrijecedores de curvatura de instalações de formas de realização da invenção.

[0139] O tubo mostrado na Fig. 1 tem uma estrutura típica para um tubo ascendente. O tubo é mostrado sem uma conexão de extremidade e onde partes das respectivas camadas foram removidas para expor as respectivas camadas do tubo. O tubo ascendente da Fig. 1 compreende de dentro para fora uma carcaça 1, uma bainha de pressão 2, uma camada de blindagem de pressão 3, duas camadas de blindagem de tração enroladas cruzadas 4, 5, uma camada de retenção 6 e uma bainha externa 7.

[0140] A carcaça 1 é usualmente formada a partir de perfis enrolados helicoidalmente e/ou fitas dobradas, onde os enrolamentos são usualmente intertravados com enrolamentos adjacentes. A carcaça é geralmente de metal. A carcaça provê ao tubo resistência ao colapso.

[0141] A bainha de pressão 2 provê ao tubo integridade do fluido interno e define o furo do tubo onde o fluido pode ser transportado. A bainha de pressão normalmente compreende uma camada de polímero impermeável a líquidos extrudada.

[0142] A camada de blindagem de pressão 3 pode, em alguns tubos ser omitida, no entanto, para a maioria dos tubos de pressão é desejado ter pelo menos uma camada de blindagem de pressão. Tal camada de blindagem de pressão compreende normalmente perfis enrolados helicoidalmente e opcionalmente intertravados e/ou fitas dobradas que são usualmente de metal. A camada de blindagem de pressão 3 suporta a bainha de pressão interna e as cargas de pressão interna do sistema na direção radial.

[0143] As camadas de blindagem de tração 4, 5 são normalmente feitas de fitas enroladas helicoidalmente de metal e/ou polímeros reforçados com fibras (compósito). O tubo pode ter mais do que duas camadas, mas normalmente é preferido um número par de camadas para obter um tubo com torção balanceada, em particular, onde o tubo não tem uma blindagem de pressão. As camadas de blindagem de tração têm principalmente o propósito de resistir à carga de tração.

[0144] A camada de suporte 6 tem a finalidade de segurar as camadas de blindagem de tração 4, 5 na sua posição para resistir à flambagem das camadas de blindagem de tração 4, 5.

[0145] A bainha externa pode geralmente ser uma bainha de polímero extrudado que provê integridade de fluido externo. No entanto, como mencionado acima, a bainha externa pode em algumas formas de realização, ser impermeável a líquidos e servir principalmente para prover proteção mecânica.

[0146] As várias camadas são vantajosamente não ligadas ao longo do comprimento do corpo de tubo, mas são conectadas através da conexão de extremidade não mostrada, onde as várias camadas são geralmente terminadas.

[0147] O tubo da instalação da invenção pode ter mais ou menos camadas de tal modo que é geralmente conhecido a partir de tubos ascendentes. Mais informações sobre os tubos ascendentes preferidos podem ser encontradas na norma “Recommended Practice for Flexible Pipes”, ANSI/API 17 B, quarta edição, julho de 2008, e a norma “Specification for Unbonded Flexible Pipe”, ANSI/API 17J, terceira edição Julho de 2008.

[0148] A Fig. 2 mostra uma seção de comprimento reforçado de um corpo de tubo flexível 10 e um enrijecedor de curvatura 12a, 12b compreendendo uma extremidade raiz 11a de uma extremidade distante 11b, na extremidade raiz 11a o enrijecedor de curvatura compreende um anel 12a e o enrijecedor de curvatura compreende um corpo formado helicoidalmente 12, disposto para circundar a seção de comprimento reforçado do corpo de tubo flexível 10. O corpo formado helicoidalmente 12 compreende uma fita de material sólido enrolada, preferencialmente como descrito acima. A fita helicoidal 12 tem uma máxima dimensão externa de corte transversal que diminui desde a extremidade raiz 11a até a extremidade distante 11b do enrijecedor de curvatura.

[0149] A Fig. 3 mostra uma parte de uma instalação de uma forma de realização da invenção compreendendo um corpo de tubo 20 com uma seção de comprimento reforçado 20a. O tubo 20 tem um eixo como ilustrado com referência "A". O enrijecedor de curvatura compreende um corpo formado helicoidalmente 22b disposto para circundar a seção de comprimento reforçado 20a do corpo de tubo flexível 20. Na sua extremidade raiz o enrijecedor de curvatura compreende um anel 22a compreendendo flanges 22a' para serem montados a uma estrutura rígida.

[0150] A Fig. 4 mostra uma forma de realização de uma instalação da invenção. A instalação compreende um tubo ascendente com um corpo de tubo flexível 30 e uma conexão de extremidade 33. Uma seção de comprimento reforçado 30a do corpo de tubo 30 é circundada por um corpo formado helicoidalmente 32b de um enrijecedor de curvatura. Na extremidade raiz do enrijecedor de curvatura ele compreende um anel 32a. O anel 32a na extremidade raiz do enrijecedor de curvatura é mecanicamente travado na conexão de extremidade 33 indiretamente por meio de uma estrutura suporte. A estrutura suporte compreende um par de seções de tubo 34a, 34b rigidamente interconectadas por um número de hastes rígidas 35. As seções de tubo 34a, 34b estão dispostas para circundar o corpo de tubo 30 e a primeira seção de tubo 34a é fixada à conexão de extremidade 33 por um primeiro arranjo de travamento e a segunda seção de tubo 34b é fixada ao anel 32a na extremidade raiz do enrijecedor de curvatura por um segundo arranjo de travamento. A conexão de extremidade 33 compreende um flange 33a para ser montada a uma instalação submarina, uma instalação de superfície ou uma unidade intermediária.

[0151] Devido às hastes rígidas 35, o tubo abaixo pode ser resfriado por água e/ou ar e, consequentemente, o risco do sobreaquecimento é altamente reduzido ou mesmo totalmente eliminado.

[0152] A Fig. 5 mostra uma forma de realização de uma instalação da invenção que é uma variação da forma de realização mostrada na Fig. 4. A instalação compreende um tubo ascendente com um corpo de tubo flexível 40 e uma conexão de extremidade 43. Uma seção de comprimento reforçado 40a do corpo de tubo 40 está circundada por um corpo formado helicoidalmente 42b de um enrijecedor de curvatura. Na extremidade raiz do enrijecedor de curvatura, ele compreende um anel 42a. O anel 42a na extremidade raiz do enrijecedor de curvatura é mecanicamente travado na conexão de extremidade 43 indiretamente através de uma estrutura suporte. A estrutura suporte compreende um par de seções de tubo 44a, 44b rigidamente interconectadas por um número de hastes rígidas 45. As seções de tubo 44a, 44b estão dispostas para circundar o corpo de tubo 40 e a primeira seção de tubo 44a é fixada ao conector de extremidade 43 por um primeiro arranjo de travamento e a segunda seção de tubo 44b é fixada ao anel 42a na extremidade raiz do enrijecedor de curvatura por um segundo arranjo de travamento. O anel 42a e uma parte do corpo formado helicoidalmente 42b do enrijecedor de curvatura são estendidas parcialmente para dentro da segunda seção de tubo 44b e estão ligadas ao tubo 30 e/ou às hastes 35.

[0153] Em ambas as Fig. 4 e Fig. 5 pode ser visto que o passo P# dos enrolamentos da fita do corpo formado helicoidalmente aumenta com a distância até à extremidade raiz do enrijecedor de curvatura.

[0154] Um ou ambos dos respectivos pares de seções de tubo 34a, 34b, 44a, 44b podem, por exemplo, ser fixados a uma instalação de superfície ou a uma instalação submarina.

[0155] A Fig. 6 mostra uma instalação offshore compreendendo uma instalação de superfície compreendendo uma embarcação 51, tal como uma embarcação catavento que é atracada ao leito do mar S. A embarcação está na linha d’água W. A embarcação compreende uma estrutura de suspensão 56 com uma torreta 56a da qual um tubo ascendente 50 está suspenso. A torreta 56a pode suportar vários tubos ascendentes. O tubo ascendente 50 pende a partir da torreta 56a a uma estrutura submarina 57, onde está conectada no topo 57a da estrutura submarina 57.

[0156] As marcações BS indicam as posições preferidas de um enrijecedor de curvatura. Vantajosamente, a instalação mostrada é uma instalação offshore de uma forma de realização da invenção e a instalação compreende pelo menos um enrijecedor de curvatura com um corpo formado helicoidalmente disposto para circundar uma seção de comprimento reforçado do tubo flexível 50 e onde a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura é travada a uma distância axial da conexão de extremidade do tubo onde está conectada à torreta 56a ou ao topo 57a da estrutura submarina 57.

[0157] A Fig. 7 mostra uma instalação offshore compreendendo uma instalação de superfície na linha d’água W compreendendo uma plataforma 61. A plataforma 61 tem uma estrutura de suspensão 61a a partir da qual o tubo ascendente 60 pende. O tubo ascendente 60 pende a partir da estrutura de suspensão 61a a um arco de águas médias 68, onde o tubo 60 é fixado. O tubo 60 estende-se ainda a partir do arco de água média 68 para uma instalação submarina 67. Na instalação submarina 67, o tubo ascendente é conectado a uma linha de fluxo 63 conduzindo ainda a uma segunda instalação submarina 67a, por exemplo, um poço.

[0158] As marcações BS indicam as posições preferidas de um enrijecedor de curvatura. Vantajosamente, a instalação mostrada é uma instalação offshore de uma forma de realização da invenção e a instalação compreende pelo menos um enrijecedor de curvatura com um corpo formado helicoidalmente disposto para circundar uma seção de comprimento reforçado do tubo flexível 60 e onde a extremidade raiz do enrijecedor de curvatura está travada a uma distância axial à conexão de extremidade do tubo, onde é conectada à estrutura de suspensão 61a, ao arco de águas médias 68 ou à instalação submarina 67.

[0159] A instalação offshore mostrada na Fig. 8 compreende uma instalação de superfície 71 na linha d’água W, a qual uma estrutura suporte compreendendo um tubo-I 74 é fixado. O tubo-I 74 compreende um primeiro anel 74a com um primeiro arranjo de travamento que segura a conexão de extremidade 73 do tubo ascendente 70 e um segundo anel 74b com um segundo arranjo de travamento segurando a extremidade raiz 72a do enrijecedor de curvatura 72a, 72b.

[0160] O corpo de tubo 70 estende-se para baixo em direção a uma instalação de fundo do mar. O enrijecedor de curvatura compreende o corpo formado helicoidalmente 72a disposto para circundar uma seção de comprimento reforçado do corpo de tubo flexível 70.

[0161] A instalação offshore mostrada na Fig. 9 compreende uma instalação de superfície 81 na linha d’água W. A instalação de superfície 81 compreende uma estrutura suporte compreendendo um par de seções de tubo 84a, 84b rigidamente mantidas a uma distância fixada uma à outra de modo a circundarem o corpo de tubo 80 com uma distância uma a outra ao longo do comprimento do eixo do tubo. O tubo ascendente compreende o corpo de tubo 80 e a conexão de extremidade 83. O enrijecedor de curvatura 82 compreende um corpo formado helicoidalmente disposto para circundar o corpo de tubo 80 e uma extremidade raiz conectada à segunda seção de tubo 84b. A primeira seção de tubo 84a suporta a conexão de extremidade 83.

[0162] A Fig. 10 mostra uma instalação offshore compreendendo uma instalação de superfície na linha d’água W compreendendo uma embarcação 91 com uma estrutura de suspensão 91a a partir da qual o tubo ascendente 90 pende. O tubo ascendente tem o corpo de tubo 90 e uma conexão de extremidade 93. O enrijecedor de curvatura compreende um corpo formado helicoidalmente 92a e um anel 92b na extremidade raiz. O corpo formado helicoidalmente 92a circunda uma seção de comprimento reforçado do corpo de tubo 90. A conexão de extremidade é fixada a ou pende da estrutura de suspensão 91a.

[0163] A Fig. 11a mostra uma seção de uma fita de uma fita helicoidal de um corpo formado helicoidalmente de um enrijecedor de curvatura. A fita é de material polimérico sólido 100 reforçado com fios de metal enrolados cruzados 101 que estão embutidos no material polimérico. A fita é oca.

[0164] A Fig. 11b mostra uma seção de uma fita de outra fita helicoidal 102 de um corpo formado helicoidalmente de um enrijecedor de curvatura. A fita é de fitas trançadas 103 de polímero reforçado e curado. As fitas trançadas são vantajosamente feitas de prepreg que após trançados e formados helicoidalmente da fita são totalmente curadas.

[0165] A Fig. 12a mostra uma fita de um corpo formado helicoidalmente de um enrijecedor de curvatura visto em um corte transversal. A fita é substancialmente circular e tem uma parte central oca 110a. A fita é feita de uma matriz polimérica reforçada com fibras cortadas e curadas após serem moldadas.

[0166] A Fig. 12b mostra uma outra fita de um corpo formado helicoidalmente de um enrijecedor de curvatura visto em um corte transversal. A fita é substancialmente circular e tem uma parte central oca 110b. A fita é feita de uma matriz polimérica reforçada com fibras tecidas e curadas após serem moldadas.

[0167] A Fig. 12c mostra uma outra fita de um corpo formado helicoidalmente de um enrijecedor de curvatura visto em um corte transversal. A fita é substancialmente circular e tem duas partes ocas 110c separadas por uma parede transversal 111. A fita é feita de uma matriz polimérica reforçada com fibras tecidas e curadas após serem moldadas.

[0168] A Fig. 12d mostra uma outra fita de um corpo formado helicoidalmente de um enrijecedor de curvatura visto em um corte transversal. A fita é substancialmente semicircular com uma face plana disposta para ficar voltada para o tubo. A fita tem uma parte oca semicircular 110d e é feita de metal. A face plana compreende uma camada 112 de um material de baixa fricção.

[0169] A Fig. 12e mostra uma outra fita de um corpo formado helicoidalmente de um enrijecedor de curvatura visto em um corte transversal. A fita é oval e tem uma parte central oca 110e.

Claims

1. INSTALAÇÃO OFFSHORE compreendendo um tubo ascendente e um enrijecedor de curvatura, em que o tubo ascendente compreende um corpo de tubo flexível (30, 50, 60, 70, 80, 90) e uma conexão de extremidade (33, 43, 73, 83, 93) e um eixo longitudinal do tubo, o dito corpo de tubo tem um comprimento de tubo, o enrijecedor de curvatura tem uma extremidade raiz (11a) e uma extremidade distante (11b), em que a extremidade raiz (11a) é mais próxima à conexão de extremidade (33, 43, 73, 83, 93) que a extremidade distante (11b), caracterizada pelo fato de que o dito enrijecedor de curvatura (12a, 12b, 82) compreende um corpo formado helicoidalmente (12) disposto para circundar uma seção de comprimento reforçado do corpo de tubo flexível, e em que a extremidade raiz (11a) é travada a uma distância axial da conexão de extremidade (33, 43, 73, 83, 93), determinada ao longo do eixo longitudinal do tubo.

2. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito tubo ascendente é um tubo ascendente flexível, disposto entre uma instalação submarina, e uma instalação na superfície do mar.

3. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o dito tubo ascendente compreende um conjunto de um corpo de tubo (30, 50, 60, 70, 80, 90) e conexões de extremidade (33, 43, 73, 83, 93) onde o corpo de tubo (30, 50, 60, 70, 80, 90) compreende um compósito de materiais em camadas que forma um duto de contenção de pressão.

4. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a dita extremidade raiz (11a) do enrijecedor de curvatura é mecanicamente travada à dita conexão de extremidade (33, 43, 73, 83, 93).

5. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a instalação compreende uma estrutura suporte (34a, 34b, 74), a dita extremidade raiz (72a) do enrijecedor de curvatura é suportada por e/ou fixada à dita estrutura suporte.

6. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a dita estrutura suporte (34a, 34b, 74) compreende uma estrutura rígida disposta para travar a dita conexão de extremidade (33, 43, 73, 83, 93) e a dita extremidade raiz (11a, 72a) do enrijecedor de curvatura em uma posição relativa uma à outra.

7. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a dita estrutura suporte compreende um primeiro arranjo de travamento e um segundo arranjo de travamento, em que o primeiro arranjo de travamento segura a conexão de extremidade (33, 43, 73, 83, 93) e o segundo arranjo de travamento segura a extremidade raiz (11a, 72a) do enrijecedor de curvatura.

8. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizada pelo fato de que a dita estrutura suporte compreende um tubo (74), tal como um tubo-I ou um tubo-J, disposto para travar a dita conexão de extremidade (73) e a dita extremidade raiz (72a) do enrijecedor de curvatura (72a, 72b).

9. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que dito tubo (74) compreende dito primeiro arranjo de travamento e dito segundo arranjo de travamento, em que o primeiro arranjo de travamento segura a conexão de extremidade (73) e o segundo arranjo de travamento segura a extremidade raiz (72a) do enrijecedor de curvatura.

10. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 9, caracterizada pelo fato de que o enrijecedor de curvatura (72a, 72b) é rotativamente movível em relação à estrutura suporte, ou que o enrijecedor de curvatura (72a, 72b) é movível de modo angular em relação à estrutura suporte, ou que o enrijecedor de curvatura (72a, 72b) é rigidamente ligado à estrutura suporte (74).

11. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a dita seção de comprimento reforçada do dito corpo de tubo flexível (30, 50, 60, 70, 80, 90) é circundada por pelo menos um enrolamento helicoidal.

12. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma seção de comprimento L1 do corpo formado helicoidalmente (30, 50, 60, 70, 80, 90) é disposto para assentar contra a bainha externa do tubo, preferencialmente pelo menos uma seção de comprimento L1 do corpo formado helicoidalmente tem um diâmetro interno correspondente ao diâmetro externo da bainha externa.

13. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que dito corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura tem um diâmetro interno, que é essencialmente constante ao longo de seu comprimento.

14. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que dito corpo formado helicoidalmente do enrijecedor de curvatura tem um diâmetro interno, o qual varia ao longo de seu comprimento, dito diâmetro interno do enrijecedor de curvatura.

15. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de que o dito corpo formado helicoidalmente compreende uma fita helicoidal (12, 102) de material sólido enrolado para circundar o tubo, o dito corpo formado helicoidalmente é em forma de hélice em pelo menos uma parte do seu comprimento.

16. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a dita fita helicoidal (12, 102) compreende pelo menos dois enrolamentos completos circundando o tubo, em que os ditos enrolamentos da fita helicoidal têm um passo de 15 cm a 2 m.

17. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 ou 16, caracterizada pelo fato de que o corpo formado helicoidalmente compreende duas ou mais fitas helicoidais (12, 102) de material sólido enrolado para circundar o tubo, ditas duas ou mais fitas helicoidais são enroladas na mesma direção.

18. INSTALAÇÃO OFFSHORE de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizada pelo fato de que o dito corpo formado helicoidalmente tem uma rigidez de curvatura (rigidez à flexão) que é maior do que a rigidez de curvatura do tubo circundado pelo dito corpo formado helicoidalmente.