BRPI0413507B1

BRPI0413507B1 - METHOD FOR DRAINING AND EVACUATING GASES OF PERMISSION OF A FLEXIBLE TUBULAR CONDUCT, AND, FLEXIBLE TUBULAR CONDUCT

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Publication number: BRPI0413507B1
Authority: BR
Publication date: 2017-07-25

Description

“MÉTODO DE DRENAGEM E DE EVACUAÇÃO DOS GASES DE PERMEAÇÃO DE UM CONDUTO TUBULAR FLEXÍVEL, E, CONDUTO TUBULAR FLEXÍVEL” A presente invenção se refere a um método de drenagem e de evacuação dos gases de permeação que se difundem no anular de um conduto tubular flexível e a um conduto adaptado para a execução de um tal método.The method of the present invention relates to a method of draining and evacuating the permeation gases that diffuse into the annulus of a flexible tubular duct. and a conduit adapted for carrying out such a method.

Os condutos tubulares flexíveis aqui em questão são os condutos não ligados tais como aqueles descritos na norma «American Petroleum Institute» (API), especificação 17J, à qual será possível se reportar.The flexible tubular conduits concerned herein are the unconnected conduits such as those described in the American Petroleum Institute (API) specification 17J to which it may be referred.

Esses condutos tubulares flexíveis utilizados no domínio da exploração petrolífera no mar são destinados ao transporte dos fluidos e notadamente dos hidrocarbonetos. Eles compreendem pelo menos um tubo interno flexível feito de material polimérico, mais comumente denominado bainha interna de pressão, no qual escoam os ditos hidrocarbonetos. Os condutos compreendem uma bainha externa e lonas de reforço, ou armaduras, situadas na zona anular, entre a bainha externa e a bainha interna de pressão.These flexible tubular pipelines used in the field of offshore oil exploration are intended for the transport of fluids and notably hydrocarbons. They comprise at least one flexible inner tube made of polymeric material, more commonly called internal pressure sheath, into which said hydrocarbons flow. The conduits comprise an outer sheath and reinforcement pads, or reinforcements, located in the annular zone between the outer sheath and the inner pressure sheath.

Os condutos podem compreender uma carcaça disposta no interior da bainha de pressão em função de sua destinação e notadamente em função de suas condições de serviço e do fluido transportado.The conduits may comprise a housing disposed within the pressure sheath depending on their destination and notably on their service conditions and the fluid transported.

Alem disso, eles são suscetíveis de compreender uma bainha, dita bainha intermediária situada na zona anular.Moreover, they are capable of comprising a sheath, said intermediate sheath situated in the annular zone.

Ainda que a bainha interna de pressão seja estanque aos hidrocarbonetos, um certo número de gases e de moléculas que esses hidrocarbonetos contêm são suscetíveis de se difundirem através da parede da dita bainha de pressão em função, do material que a constitui, da concentração dos ditos gases e moléculas nos hidrocarbonetos e das condições locais, notadamente de pressão e de temperatura. Esses gases que se difundem através da parede da bainha interna de pressão e que serão chamados de gases de permeação, compreendem notadamente água em fase vapor, dióxido de carbono, metano ou sulfeto de hidrogênio. A dita zona anular que compreende a ou as armaduras, ou lonas de reforço, compreende caminhos de passagens, ou caminhos de escoamento, que se estendem, por exemplo, em tomo dos elementos da armadura e ao longo da dita bainha interna de pressão em todo o comprimento do conduto, os ditos gases de permeação sendo suscetíveis de circular naturalmente nos ditos caminhos de passagem para ser drenados para um dispositivo de evacuação. Na maior parte das vezes, o dispositivo de evacuação está situado nas ponteiras de conexão e ele é formado por uma ou por várias válvulas diferenciais. Os caminhos de passagem são, por exemplo, formados pelas folgas que existem entre os fios da armadura das lonas de reforço ou das lonas de armadura, ou ainda, graças às faces laterais dos fios de lonas que são perfiladas ou ranhuradas longitudinalmente e que mesmo em contato são adaptadas para formar os ditos caminhos de passagem.Although the internal pressure sheath is hydrocarbon-tight, a number of gases and molecules contained in such hydrocarbons are likely to diffuse through the wall of said pressure sheath as a function of the constituent material of said pressure sheath. gases and molecules in hydrocarbons and local conditions, notably pressure and temperature. These gases which diffuse through the inner pressure sheath wall and which will be called permeation gases, comprise notably vapor phase water, carbon dioxide, methane or hydrogen sulfide. Said annular zone comprising the reinforcement (s), or reinforcement pads, comprises passageways, or flowways, extending, for example, around the reinforcement elements and along said internal pressure sheath throughout. the length of the conduit, said permeation gases being capable of naturally circulating in said passageways to be drained to an evacuation device. Most of the time, the evacuation device is located on the connection tips and is formed by one or more differential valves. The passageways are, for example, formed by the gaps that exist between the reinforcement ply reinforcement or reinforcement ply, or, thanks to the side faces of the ply strands that are profiled or grooved longitudinally and that even in contact lines are adapted to form said passageways.

Um problema duplo se apresenta então. Não somente os gases de permeação são suscetíveis de corroer os elementos da armadura que são geralmente feitos de aço, mas a água em fase vapor também é suscetível de se condensar a partir de certas condições de temperatura e de pressão para formar uma mistura líquida que obstrui os caminhos de passagem e pode bloquear a circulação natural dos gases de permeação. Desse modo, a pressão dos gases de permeação aumenta na zona anular e eles estagnam entre os elementos da armadura, em especial o dióxido de carbono e o sulfeto de hidrogênio que acentua ainda mais a corrosão.A double problem presents itself then. Not only are permeation gases likely to corrode armature elements that are generally made of steel, but vapor water is also likely to condense from certain temperature and pressure conditions to form a liquid mixture that obstructs the passageways and can block the natural circulation of the permeation gases. In this way, the pressure of the permeation gases increases in the annular zone and they stagnate between the reinforcement elements, in particular carbon dioxide and hydrogen sulfide which further accentuates corrosion.

Por outro lado, a acumulação de gases de permeação e de condensado na zona anular também é suscetível de provocar a explosão do revestimento exterior que protege a armadura e a bainha interna de pressão, uma vez que a pressão na zona anular é superior à pressão que existe no exterior do conduto. Esse risco é menor em grande profundidade visto que a pressão hídrostática compensa a pressão da zona anular, em contrapartida ele é máximo na proximidade da superfície quando os gases de permeação não são mais evacuados.On the other hand, the accumulation of permeation gases and condensate in the annular zone is also likely to cause the outer shell that protects the armature and the inner sheath to explode, since the pressure in the annular zone is greater than the pressure that exists outside the conduit. This risk is lower in great depth since the hydrostatic pressure offsets the annular zone pressure, in contrast it is maximum near the surface when the permeation gases are no longer evacuated.

Esse problema de condensação pode notadamente ser crítico nas configurações de coluna ascendente (riser), ditas em S ou em onda (Lazy-S, Steep-S). De fato, a condensação na parte alta do conduto vem se concentrar no ponto de inflexão baixo do conduto (sag bend) impedindo a drenagem natural na parte baixa do conduto, de se efetuar ao longo do conduto na direção da ponteira terminal de superfície. A fim de evitar que os gases de permeação se acumulem na dita zona anular, foi imaginado perfurar orifícios no revestimento exterior e obturar esses orifícios com válvulas de abertura e fechamento rápidos dispostas para se abrir e fechar a pressões diferenciais determinadas entre a zona anular e o exterior. Assim, quando a, pressão do gás de permeação na zona anular é superior às ditas pressões diferenciais determinadas, as válvulas se abrem para liberar o gás de permeação para o exterior, e se fecham rapidamente para que nada penetre na zona anular. É de fato determinante que nenhum fluido penetre na zona anular, em especial a água do mar quando o conduto tubular flexível liga uma cabeça de poço submarino e uma plataforma de superfície.This condensation problem can notably be critical in riser, S-speak, or wave (Lazy-S, Steep-S) configurations. In fact, condensation at the top of the duct concentrates at the low duct inflection point (sag bend) preventing natural drainage at the bottom of the duct from proceeding along the duct towards the surface end cap. In order to prevent permeation gases from accumulating in said annular zone, it has been envisioned to drill holes in the outer casing and to seal these holes with quick opening and closing valves arranged to open and close at differential pressures determined between the annular zone and the exterior. Thus, when the permeation gas pressure in the annular zone is greater than said determined differential pressures, the valves open to release the permeation gas outwards, and close rapidly so that nothing enters the annular zone. It is in fact crucial that no fluid enters the annular zone, especially seawater when the flexible tubular conduit connects an underwater wellhead and a surface platform.

Será feito referência notadamente ao documento EP 0 341 144 que descreve um tal dispositivo de evacuação dos gases de permeação, disposto em uma ponteira de conexão terminal de um conduto.Reference will be made in particular to EP 0 341 144 which describes such a permeation gas evacuation device arranged in a conduit terminal connection tip.

No entanto, por um lado subsiste sempre um risco de que as válvulas permaneçam na posição aberta quando a pressão da zona anular é inferior à pressão exterior, caso no qual água é suscetível de penetrar no interior da zona anular, e por outro lado, em grande profundidade, a pressão exterior é tal que as válvulas não podem se abrir facilmente e que os gases de permeação se condensam então na zona anular.However, on the one hand there is always a risk that the valves will remain in the open position when the pressure of the annular zone is lower than the outside pressure, in which case water is likely to penetrate inside the annular zone, and on the other hand. At great depth, the outside pressure is such that the valves cannot open easily and the permeation gases then condense in the annular zone.

Assim, foi imaginado deixar os gases de permeação se condensarem e reinjetar o condensado no interior da bainha interna de pressão onde circula o hidrocarboneto. Um tal processo é descrito no documento WO 00/17479.Thus, it was envisioned to let the permeation gases condense and reinject the condensate into the internal pressure sheath where the hydrocarbon circulates. Such a process is described in WO 00/17479.

No entanto, um tal processo necessita meios de bombeamento relativamente potentes e eventualmente adaptados para serem imersos.However, such a process requires relatively powerful and eventually adapted pumping means to be immersed.

Um problema que se apresenta e que a presente invenção visa resolver, é então preservar o conduto tubular flexível evitando para isso não somente que os gases de permeação possam se condensar na zona anular, mas também que a água exterior possa penetrar aí.A problem which the present invention seeks to solve is then to preserve the flexible tubular duct by preventing not only that the permeation gases may condense in the annular zone, but also that the external water may penetrate there.

Com esse objetivo e de acordo com um primeiro objeto, a presente invenção propõe um método de drenagem e de extração dos gases de permeação de um conduto tubular flexível para o transporte dos hidrocarbonetos. O dito conduto tubular flexível compreende pelo menos uma bainha interna de pressão, adaptada para veicular os ditos hidrocarbonetos, gases de permeação contidos nos ditos hidrocarbonetos sendo suscetíveis de se difundirem através da parede da bainha interna de pressão. O conduto tubular flexível compreende um revestimento de proteção, ou bainha externa, e uma ou várias lonas de reforço ou armaduras de reforço situadas em uma zona anular, entre a bainha externa e a bainha interna de pressão. A dita zona anular compreende caminhos de passagem ao longo das lonas de reforço, adaptados para drenar os gases de permeação na direção dos meios de evacuação e nos quais os ditos gases de permeação são suscetíveis de circular; o dito método consistindo em forçar a circulação dos ditos gases de permeação na dita zona anular, através dos ditos caminhos de passagem na direção dos ditos meios de evacuação que evacuam os gases no exterior da dita zona anular.To this end and according to a first object, the present invention proposes a method of draining and extracting permeation gases from a flexible tubular conduit for the transport of hydrocarbons. Said flexible tubular conduit comprises at least one internal pressure sheath, adapted to convey said hydrocarbons, permeation gases contained in said hydrocarbons being capable of diffusing through the internal pressure sheath wall. The flexible tubular conduit comprises a protective sheath or outer sheath and one or more stiffeners or stiffeners located in an annular zone between the outer sheath and the inner pressure sheath. Said annular zone comprises passageways along the reinforcing sheets adapted to drain the permeation gases towards the evacuation means and in which said permeation gases are susceptible to circulate; said method consisting in forcing the circulation of said permeation gases in said annular zone through said passageways towards said evacuation means which evacuate the gases outside said annular zone.

Vantajosamente, os meios de evacuação são constituídos por válvulas diferenciais situadas nas ponteiras de conexão terminais, que evacuam os gases por diferença de pressão entre a dita zona anular e o exterior.Advantageously, the exhaust means is comprised of differential valves located on the terminal connection tips, which evacuate the gases by pressure difference between said annular zone and the exterior.

Assim, uma característica da invenção consiste no modo de drenagem e de evacuação dos gases de permeação da zona anular que não é mais passivo, contrariamente aos condutos de acordo com a técnica anterior, mas sim ativo visto que efetua-se a evacuação dos gases de permeação para o exterior forçando-se para isso a circulação do gás na zona anular.Thus, a feature of the invention is that the annular zone permeation gases drainage and evacuation mode is no longer passive, contrary to the conduits according to the prior art, but active since the exhaust gases are evacuated. permeation to the outside by forcing the circulation of gas in the annular zone.

Desse modo, não somente a pressão parcial dos gases de permeação agressivos em relação aos elementos da armadura, é bastante diminuída visto que esses gases de permeação são expulsos dos ditos caminhos de passagem e evacuados para o exterior, mas sobretudo, a água em fase vapor não se condensa mais pois ela é arrastada também com os outros gases de permeação para o exterior antes que a pressão parcial atinja a pressão de vapor saturante e ela não obstrui portanto mais os caminhos de passagem da zona anular.Thus, not only the partial pressure of the aggressive permeation gases relative to the reinforcement elements is greatly reduced as these permeation gases are expelled from said passageways and evacuated to the outside, but above all, water in vapor phase. it does not condense anymore because it is also dragged with the other permeation gases outwards before the partial pressure reaches the saturating vapor pressure and thus no longer obstructs the annular zone passageways.

Em consequência disso, o conduto tubular flexível é preservado e por outro lado o revestimento exterior não é mais sujeito à explosão. De fato, essa drenagem ativa forçada dos gases de permeação permite reduzir a corrosão dos elementos metálicos e evitar a condensação dos ditos gases e portanto os problemas de explosão potenciais da bainha externa ligados a sobrepressões locais devidas à dita condensação. A difusão dos gases de permeação é, de maneira preferencial, forçada injetando-se para isso sob pressão nos ditos caminhos de passagem, um gás de arrastamento adaptado para arrastar os ditos gases de permeação nos ditos caminhos de passagem para o exterior da dita zona anular. Assim, a drenagem ou a evacuação são efetuadas por injeção de um gás neutro em relação aos elementos de armadura e aos gases de permeação, a uma pressão e uma vazão adaptadas para preservar o revestimento exterior e para arrastar mecanicamente os ditos gases de permeação através dos caminhos de passagem na direção dos meios de evacuação, conhecidos em si que os expulsa, para o exterior da zona anular. O gás de arrastamento é vantajosamente injetado em uma pluralidade de zonas de injeção espaçadas longitudinalmente no dito conduto tubular flexível de modo a obter uma circulação suficiente em gás de arrastamento em qualquer ponto do conduto tubular para arrastar os gases de permeação ao longo das lonas de reforço, na direção dos meios de evacuação. No caso de um conduto tubular submarino ascendente (riser, em língua inglesa), os meios de evacuação são de preferência únicos e situados na extremidade que alcança a superfície. Outras saídas, são suscetíveis de serem preparadas, submarinas essas últimas, ao nível das ponteiras de conexão. Essas saídas são formadas por válvulas diferenciais montadas nas ponteiras de conexão.As a result, the flexible tubular duct is preserved and on the other hand the outer shell is no longer subject to explosion. In fact, this forced active drainage of the permeation gases allows to reduce corrosion of the metal elements and to prevent the condensation of said gases and therefore the potential external sheath explosion problems linked to local overpressures due to said condensation. Preferably, the diffusion of the permeation gases is forced by injecting it under pressure into said passageways, a carrier gas adapted to draw said permeation gases in said passageways outwardly of said annular zone. . Thus, drainage or evacuation is effected by injecting a gas neutral with respect to the reinforcement elements and the permeation gases at a pressure and flow adapted to preserve the outer casing and to mechanically drag said permeation gases through the passageways towards the evacuation means known per se to expel them out of the annular zone. The carrier gas is advantageously injected into a plurality of longitudinally spaced injection zones in said flexible tubular duct so as to obtain sufficient circulation in carrier gas at any point in the tubular duct to draw permeation gases along the reinforcing linings. towards the evacuation means. In the case of an underwater riser pipe (riser), the evacuation means are preferably unique and situated at the end that reaches the surface. Other outlets are susceptible to being prepared, the latter submarines, at the level of the connection tips. These outputs consist of differential valves mounted on the connection tips.

De modo especialmente vantajoso, injeta-se o dito gás de arrastamento em uma das extremidades do dito conduto tubular flexível, de preferência naquela que está ligada a uma instalação submarina situada no fundo do mar e os gases de permeação são arrastados no anular ao longo das lonas de reforço para a outra extremidade situada na proximidade da superfície, e depois evacuados através dos ditos meios de evacuação das ponteiras. O gás de arrastamento é preferencialmente constituído de nitrogênio, esse gás sendo disponível a um custo relativamente vantajoso e completamente neutro em relação aos gases de permeação e à armadura.Especially advantageously, said carrier gas is injected into one end of said flexible tubular conduit, preferably one which is connected to an underwater installation located on the seabed and the permeation gases are entrained in the annular along the reinforcement pads for the other end situated near the surface, and then evacuated through said nozzle evacuation means. The carrier gas is preferably nitrogen, which gas is available at a relatively advantageous cost and is completely neutral with respect to the permeation gases and the reinforcement.

De acordo com um outro modo de execução da invenção, complementar ou alternativo, a circulação é criada por aspiração dos ditos gases de permeação em pelo menos uma zona de aspiração da dita zorra anular a fim de criar uma circulação forçada dos ditos gases de permeação. Assim, os gases de permeação são extraídos da zona anular por depressão ern relação ao exterior o que diminui também a pressão parcial dos diferentes gases na zona anular em relação aos processos da arte anterior e permito portanto também impedir a condensação dos gases de permeação nos condutos tubulares.According to another complementary or alternative embodiment of the invention, the circulation is created by suctioning said permeation gases into at least one suction zone of said annular dolly in order to create a forced circulation of said permeation gases. Thus, the permeation gases are extracted from the annular zone by depression in relation to the outside which also decreases the partial pressure of the different gases in the annular zone with respect to the prior art processes and thus also allow to prevent condensation of the permeation gases in the ducts. tubular.

De acordo com um segundo objeto, a presente invenção propõe um conduto tubular flexível para o transporte dos hidrocarbonetos. O dito conduto tubular flexível compreende pelo menos uma bainha interna de pressão, adaptada para veicular os ditos hidrocarbonetos, gases de permeação contidos nos ditos hidrocarbonetos sendo suscetíveis de se difundirem através da parede da bainha interna de pressão. O conduto tubular flexível compreende um revestimento de proteção flexível, ou bainha externa, e uma ou várias lonas de reforço ou armaduras de reforço situadas em uma zona anular, entre a bainha externa e a bainha interna de pressão. A dita zona anular compreende caminhos de passagem ao longo das lonas de reforço, adaptados para drenar os gases de permeação na direção dos meios de evacuação e nos quais os ditos gases de permeação são suscetíveis de circular; o dito conduto tubular flexível compreendendo meios para forçar a circulação dos ditos gases de permeação na dita zona anular através dos ditos caminhos de passagem na direção dos ditos meios de evacuação.According to a second object, the present invention proposes a flexible tubular conduit for the transport of hydrocarbons. Said flexible tubular conduit comprises at least one internal pressure sheath, adapted to convey said hydrocarbons, permeation gases contained in said hydrocarbons being capable of diffusing through the internal pressure sheath wall. The flexible tubular conduit comprises a flexible protective sheath or outer sheath and one or more stiffeners or stiffeners located in an annular zone between the outer sheath and the inner pressure sheath. Said annular zone comprises passageways along the reinforcing sheets adapted to drain the permeation gases towards the evacuation means and in which said permeation gases are susceptible to circulate; said flexible tubular conduit comprising means for forcing the circulation of said permeation gases in said annular zone through said passageways towards said evacuation means.

Yantajosamente, os ditos meios para forçar a circulação dos ditos gases de permeação, compreendem pelo menos um conduto de alimentação em gás de arrastamento sob pressão que desemboca na dita zona anular para arrastar e forçar a circulação dos gases de permeação nos ditos caminhos de passagem na direção dos meios de evacuação que desembocam no exterior. .Advantageously, said means for forcing the circulation of said permeation gases comprises at least one pressure carrier gas feed conduit that flows into said annular zone for dragging and forcing the circulation of permeation gases in said passageways in the passageway. direction of evacuation means that flow into the outside. .

Assim, o conduto de alimentação que é flexível também o montado contíguo ao dito conduto tubular ou no interior, desemboca na zona anular para injetar sob pressão o gás de arrastamento através dos caminhos de passagem de maneira a arrastar os gases de permeação para a saída e para o exterior. .Thus, the supply conduit which is flexible also mounted adjacent to said tubular conduit or within, flows into the annular area to inject the carrier gas through the passageways in order to draw the permeation gases out and to the outside. .

Por outro lado, o conduto de alimentação apresenta, vantajosamente orifícios de injeção perfurados espaçados uns dos outros, e ele é estendido longitudinalmente na dita zona anular de modo a formar uma pluralidade de zonas de injeção espaçadas longitudinalmente no dito conduto tubular flexível. Desse modo, graças a um só conduto de alimentação perfurado gradualmente de uma pluralidade de orifícios de injeção e que e estendido em todo o comprimento do conduto tubular, forma-se uma pluralidade de zonas de injeção em todo o comprimento do conduto. Assim, a zona anular da integraíidade do conduto tubular, de uma extremidade à outra é varrida pelo gás de arrastamento que força a circulação dos gases de permeação e os arrasta na direção dos meios de evacuação. O conduto tubular flexível compreende uma primeira ponteira terminal conectada a uma instalação submarina que é, ela própria ligada a pelo menos uma cabeça de poço e uma segunda ponteira terminal situada na proximidade da superfície e a dita saída desemboca vantajosamente no exterior na proximidade da dita segunda ponteira terminal, o dito conduto de alimentação que apresenta pelo menos uma extremidade de injeção, estando entendido no dito conduto tubular no interior do espaço anular de modo que a dita extremidade de injeção esteja situada sensivelmente na proximidade da primeira ponteira terminal.On the other hand, the feeder duct advantageously has perforated injection holes spaced from each other, and it is extended longitudinally in said annular zone to form a plurality of longitudinally spaced injection zones in said flexible tubular duct. Thus, thanks to a single feed conduit gradually pierced from a plurality of injection ports and which is extended over the entire length of the tubular conduit, a plurality of injection zones are formed over the entire length of the conduit. Thus, the annular zone of the integrity of the tubular conduit from one end to the other is swept away by the carrier gas that forces the circulation of the permeation gases and drags them towards the exhaust means. The flexible tubular conduit comprises a first end ferrule connected to an underwater installation which is itself connected to at least one wellhead and a second end ferrule located near the surface and said outlet advantageously flows outwardly near said second. end nozzle, said supply conduit having at least one injection end being understood in said tubular conduit within the annular space such that said injection end is situated substantially in proximity to the first end nozzle.

Assim, a extremidade de injeção, na proximidade da dita primeira ponteira terminal, injeta o gás de arrastamento que é suscetível de forçar a circulação dos gases de permeação na zona anular, até a dita segunda ponteira terminal. Desse modo, graças Pa dita extremidade de injeção? sozinha ou em complemento dos orifícios de injeção perfurados ao longo do conduto de alimentação que permitem remediar as perdas de cargas ao longo do conduto tubular, todos os gases de permeação que se difundem através da bainha interna de pressão são suscetíveis de serem arrastados para a saída.Thus, the injection end, in the vicinity of said first end nozzle, injects the carrier gas which is capable of forcing the circulation of the permeation gases in the annular zone to said second end nozzle. So thanks Pa said injection tip? alone or in addition to the injection holes drilled along the supply duct to remedy pressure losses along the tubular duct, all permeation gases diffusing through the internal pressure sheath are likely to be drawn out .

Por outro lado, a difusão dos gases de permeação para a saída é forçada graças a uma fonte de alimentação em nitrogênio sob pressão.On the other hand, the diffusion of the permeation gases to the outlet is forced thanks to a nitrogen pressure power supply.

Vantajosamente, o nitrogênio é estocado sob pressão em um reservatório de estocagem.Advantageously, nitrogen is stored under pressure in a storage reservoir.

De acordo com um outro modo de execução da invenção, a difusão dos ditos gases de permeação é forçada com o auxílio de uma bomba de aspiração adaptada para aspirar os ditos gases de permeação nos ditos caminhos de passagem em pelo menos uma zona de aspiração da dita zona anular.According to another embodiment of the invention, the diffusion of said permeation gases is forced with the aid of a suction pump adapted to suck said permeation gases in said passageways in at least one suction zone of said permeation gas. ring zone.

Outras particularidades e vantagens da invenção se destacarão com a leitura da descrição feita abaixo de modos de realização especiais da invenção, dados a título indicativo mas não limitativo, em referência aos desenhos anexos nos quais: - a Figura 1 é uma vista esquemática parcial em perspectiva que ilustra um conduto tubular flexível adaptado para a execução do Método de drenagem e de evacuação dos gases de permeação de acordo com a invenção; - a Figura 2 é uma vista esquemática em corte de acordo com II-II do conduto tubular ilustrado na Figura 1; e - a Figura 3 é uma vista esquemática em perspectiva de um elemento do conduto tubular flexível ilustrado nas Figuras 1 e 2. A Figura 1 ilustra a estrutura de um conduto tubular flexível, do qual uma porção 10 é aqui representada. O conduto ilustrado compreende, do interior para o exterior, uma primeira camada 12 constituída por um enrolamento metálico grampeado suscetível de resistir ao esmagamento da bainha de pressão (14) que a recobre, sob tensões externas.Other features and advantages of the invention will be emphasized by reading the description given below of special embodiments of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a partial perspective schematic view. illustrating a flexible tubular conduit adapted for carrying out the permeation gas drainage and evacuation method according to the invention; Figure 2 is a schematic sectional view according to II-II of the tubular conduit shown in Figure 1; and Figure 3 is a schematic perspective view of a flexible tubular duct member illustrated in Figures 1 and 2. Figure 1 illustrates the structure of a flexible tubular duct, of which a portion 10 is shown herein. The illustrated conduit comprises, from the inside to the outside, a first layer 12 consisting of a stapled metal coil capable of resisting the crush of the pressure sheath (14) covering it under external stresses.

Uma segunda camada estanque 14 flexível, que forma um tubo interno flexível denominado bainha de pressão que é realizada em um material plástico do tipo polímero, próprio para resistir à ação química dos hidrocarbonetos, recobre a primeira camada 12.A second flexible watertight layer 14, which forms a flexible inner tube called a pressure sheath which is made of a polymer-type plastic material suitable for resisting the chemical action of hydrocarbons, covers the first layer 12.

Essa bainha de pressão 14 é recoberta por uma abóbada de pressão 16 que forma uma terceira camada, adaptada para resistir às tensões radiais criadas pela pressão do fluido que circula dentro do conduto. A abóbada de pressão 16 é constituída por um enrolamento em hélice de passo curto, com um ângulo de enrolamento próximo de 90° com o eixo do conduto a em tomo da dita bainha de pressão 14, de um ou vários fios de forma metálicos grampeados. A abóbada de pressão 16 é por sua vez recoberta por duas lonas de armaduras 18,20 enroladas uma sobre a outra compasso longo e nos dois sentidos de enrolamento opostos de maneira a ser cruzadas. Essas duas lonas de armaduras 18, 20, formadas por enrolamentos de vários fios, geralmente de seção sensivelmente retangular e que formam uma quarta e uma quinta camada, são enroladas com uma certa folga e elas permitem que essa última retome as tensões axiais longitudinais que são exercidas sobre o conduto e permitem notadamente resistir à tração.This pressure sheath 14 is covered by a pressure vault 16 that forms a third layer adapted to resist radial stresses created by the pressure of the fluid circulating within the conduit. The pressure vault 16 is comprised of a short pitch helix winding, with a winding angle of about 90 ° with the conduit axis a around said pressure sheath 14, of one or more stapled metal shape wires. The pressure vault 16 is in turn covered by two reinforcing tarpaulins 18,20 coiled over each other and in two opposite winding directions to be crossed. These two reinforcing tarpaulins 18, 20, formed by multi-stranded windings, generally of substantially rectangular section and forming a fourth and a fifth layer, are wrapped with some clearance and allow the latter to take up the longitudinal axial stresses that are exerted on the duct and noticeably resist the traction.

Entre os elementos que formam as lonas de armaduras 18, 20, uma porção de conduto 22 aparece na Figura 1, o dito conduto 22, inserido entre os fios de armadura de uma das lonas de armadura, é destinado à execução da invenção como vai ser explicado abaixo.Among the elements forming the armor sheets 18, 20, a conduit portion 22 appears in Figure 1, said conduit 22, inserted between the reinforcement wires of one of the reinforcement sheets, is intended for carrying out the invention as it will be. explained below.

As lonas de armaduras 18, 20 também são recobertas por uma sexta camada de um revestimento de proteção externa 24, constituída por uma bainha de estanqueidade feita de material plástico de tipo polímero.Reinforcement pads 18, 20 are also covered by a sixth layer of an outer protective coating 24, constituted by a leakproof sheath made of polymer-type plastic material.

Assim, a bainha de proteção externa 24 e a bainha interna de pressão 14 situada concentricamente no interior, definem juntas uma zona anular 23 na qual as duas lonas de armaduras 18, 20 e a abóbada de pressão 16 formam as lonas de reforço, ou armaduras de reforço. As lonas de armaduras 18, 20 e a abóbada de pressão 16 são adaptadas para se deslocarem relativamente entre si para assegurar a flexibilidade do conduto. Por outro lado, os fios das lonas de armaduras definem entre si espaços que formam caminhos de passagem nos quais um fluido é suscetível circular. Esses espaços, não representados que aparecem entre os fios das lonas de armaduras, de seção retangular, são suscetíveis de serem dispostos e alargados prevendo-se para isso fios cujas paredes laterais são perfiladas, por exemplos côncavas ou convexas, de modo a definir necessariamente entre dois fios juntos pelo menos um caminho de passagem longitudinal.Thus, the outer protective sheath 24 and the inner pressure sheath 14 concentrically located within define together an annular zone 23 in which the two armor pads 18, 20 and the pressure vault 16 form the reinforcing pads, or armatures. reinforcement. Reinforcement pads 18, 20 and pressure vault 16 are adapted to travel relatively to each other to ensure the flexibility of the conduit. On the other hand, the wires of the armor sheets define spaces between them that form passageways in which a fluid is susceptible to circulate. These unrepresented spaces that appear between the rectangular section wire of the armor sheets are susceptible to being arranged and widened by providing wires whose side walls are profiled, for example concave or convex, to necessarily define between two wires together at least one longitudinal passageway.

Tal como representado na Figura 1, a porção de conduto 22 constitui a extremidade de um conduto de alimentação 25 que é encontrado em parte na Figura 3 e que é realizado de preferência em aço inoxidável.As shown in Figure 1, the conduit portion 22 constitutes the end of a feed conduit 25 which is found in part in Figure 3 and is preferably made of stainless steel.

De acordo com um modo preferido de execução da invenção, o conduto tubular flexível compreende pelo menos um conduto de alimentação destinado à injeção de um gás de arrastamento para forçar a circulação dos gases de permeação na zona anular através dos caminhos de passagem. A porção 10 de conduto tubular flexível ilustrada na Figura 1 compreende um conduto que é enrolado em hélice entre dois fios de armadura 26,28 da mesma lona de armadura 18.According to a preferred embodiment of the invention, the flexible tubular conduit comprises at least one feed conduit intended for the injection of a carrier gas to force the permeation gases to circulate in the annular zone through the passageways. The flexible tubular conduit portion 10 illustrated in Figure 1 comprises a conduit which is coiled together between two armature wires 26,28 of the same armature sheet 18.

Enquanto o conduto tubular flexível do qual a porção 10 está ilustrada na Figura 1, compreende um só conduto, a seção de um conduto tubular tal como ilustrado na Figura 2, que podería ser vista de acordo com o plano II-II da Figura 1, apresenta no que lhe diz respeito 3 condutos de alimentação em corte, 32, 34,36. . Esses três condutos de alimentação 32, 34, 36 são também enrolados em hélice entre os fios de armadura da lona de armaduras 18 que é encontrada também ilustrada com as outras camadas.While the flexible tubular conduit of which portion 10 is illustrated in Figure 1, comprises a single conduit, the section of a tubular conduit as illustrated in Figure 2, which could be viewed according to plane II-II of Figure 1, it has for its part 3 cutting feed ducts, 32, 34,36. . These three feeder conduits 32, 34, 36 are also helically wound between the armature wires of the armature web 18 which is also illustrated with the other layers.

Os condutos de alimentação 25, 32, 34, 36 são destinados a estar sob pressão de um gás de arrastamento, vantajosamente nitrogênio, de modo a alimentar a zona anular 23 para forçar uma circulação de gás na dita zona.The supply ducts 25, 32, 34, 36 are intended to be under pressure of a carrier gas, advantageously nitrogen, to feed the annular zone 23 to force a gas circulation in said zone.

Para fazer isso e assim como o ilustra a Figura 3, o conduto de alimentação 25 é perfurado localmente, com orifícios de injeção 38, 40 que formam bico, através dos quais o gás de arrastamento, o nitrogênio, e adaptado para se difundir sob pressão.To do this and as illustrated in Figure 3, the feed line 25 is drilled locally with nozzle injection ports 38, 40 through which the carrier gas, nitrogen, and adapted to diffuse under pressure. .

Assim, os condutos de alimentação 25, 32, 34, 36 que suo estendidos ao longo de todo o conduto tubular flexível são suscetíveis de alimentar com gás de arrastamento a zona anular 23 localmente ou em todo o comprimento do dito conduto entre suas duas extremidades, gás de arrastamento esse que circula nos caminhos de passagem na direção de uma ou outra das ditas extremidades.Thus, the feed ducts 25, 32, 34, 36 which are extended along the entire flexible tubular duct are capable of entraining the annular zone 23 locally or along the entire length of said duct between its two ends, carrier gas circulating in the passageways towards one or the other of said ends.

Assim, graças a esse modo de execução, gases de permeação que se difundem através da bainha de pressão 14, na zona anular 23, são arrastados para uma ou outra das ditas extremidades pelo gás de arrastamento.Thus, thanks to this embodiment, permeation gases diffusing through the pressure sheath 14 in the annular zone 23 are drawn to either end by the carrier gas.

Desse modo, mantém-se a pressão parcial em vapor de água no anular abaixo da pressão de vapor saturante, assim não somente esses gases de permeação que contêm água em fase vapor não se condensam, mas além disso eles são arrastados para fora da zona anular 23, o que reduz a corrosão da armadura de reforço que é geralmente constituída por enrolamentos metálicos. Além da água, os gases de permeação contêm também sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono que contribuem para a corrosão das lonas de reforço. O número de com dutos 25, 32, 34, 36, sua dimensão assim como o número e a posição dos orifícios de injeção 38, dependem do tipo de conduto e das condições de campos e de serviço.In this way, the partial pressure in water vapor in the annular is maintained below the saturating vapor pressure, so not only do these permeation gases containing vapor phase water not condense, but in addition they are dragged out of the annular zone. 23, which reduces the corrosion of reinforcing reinforcement which is generally constituted by metal windings. In addition to water, the permeation gases also contain hydrogen sulfide and carbon dioxide which contribute to the corrosion of the reinforcement linings. The number of ducts 25, 32, 34, 36, their size as well as the number and position of the injection ports 38, depend on the type of duct and the field and service conditions.

De modo especialmente vantajoso, injeta-se os gases de arrastamento na parte baixa do conduto tubular flexível através de pelo menos dois condutos de alimentação. De acordo com um modo especial de execução da invenção, para um conduto tubular flexível ascendente (riser, em língua inglesa) de 10 polegadas, ou seja cerca de 25 cm de diâmetro, que se estendo por 700 m de comprimento para alcançar o fundo do mar a 350 m, o petróleo bruto estando a 130°C sob 240 bars de pressão, a vazão de injeção em gás de arrastamento deve ser ajustada de modo a assegurar uma vazão de cerca de 1 litro por hora, por exemplo 0,8 litro, ao nível dos meios de evacuação para evitar a condensação dos gases de permeação.Especially advantageously, the carrier gases are injected into the lower part of the flexible tubular duct through at least two feeder ducts. According to a special embodiment of the invention, for a 10 inch riser, about 25 cm in diameter, extending 700 m long to reach the bottom of the sea at 350 m, crude oil being at 130 ° C under 240 bars of pressure, the carrier gas injection flow rate must be adjusted to ensure a flow rate of about 1 liter per hour, for example 0.8 liter at the level of the evacuation means to prevent condensation of the permeation gases.

Condutos tubulares flexíveis de acordo com a invenção são adaptados para ser instalados entre uma instalação submarina ligada a cabeças de poços, à qual eles são ligados por uma primeira ponteira terminal e que está situada no fundo do mar ou do oceano, e uma plataforma na superfície. Os condutos de alimentação são parte integrante do conduto e eles são alimentados em gás de arrastamento, a partir da superfície graças a um reservatório de nitrogênio sob pressão ou a uma bomba. A extremidade da zona anular situada ao nível da primeira ponteira terminal que é conectada à cabeça de poço, é perfeitamente estanque de modo que o nitrogênio sob pressão tende a subir na direção da superfície e desembocar na direção dos meios de evacuação situados próximo da extremidade superior ao nível de uma segunda ponteira terminal, no exterior da dita zona anular, arrastando com ele os gases de permeação.Flexible tubular conduits according to the invention are adapted to be installed between a subsea installation connected to wellheads, to which they are connected by a first terminal tip and which is situated on the sea or ocean floor, and a platform on the surface. . The feed ducts are an integral part of the duct and they are fed by carrier gas from the surface thanks to a pressurized nitrogen reservoir or a pump. The end of the annular zone at the level of the first end tip that is connected to the wellhead is perfectly sealed so that pressure nitrogen tends to rise towards the surface and flow toward the evacuation means near the upper end. at the level of a second terminal nozzle outside said annular zone by dragging the permeation gases therewith.

De acordo com um outro modo de execução da invenção, o gás de arrastamento é levado diretamente ao nível da primeira ponteira terminal situada na instalação submarina, graças a um outro conduto de alimentação externo ao conduto tubular flexível, por exemplo um umbilical ligado à instalação submarina, que permitirá a injeção do gás de arrastamento na zona anular ao nível da dita instalação.According to a further embodiment of the invention, the carrier gas is brought directly to the level of the first terminal tip located in the subsea installation, thanks to another feed conduit external to the flexible tubular conduit, for example an umbilical connected to the subsea installation. , which will allow the carrier gas to be injected into the annular zone at the level of said installation.

Esse método de drenagem e de evacuação dos gases de permeação de acordo com a invenção é transponível aos condutos flexíveis existentes nos quais, os gases de permeação circulam livremente na zona anular, para forçar a drenagem desses gases para o exterior e por exemplo através das válvulas (vent port, em língua inglesa) dispostas ao longo do conduto flexível, geralmente nas ponteiras de conexão.Such a method of draining and evacuating the permeation gases according to the invention is transposable to existing flexible ducts in which the permeation gases circulate freely in the annular area to force the drainage of these gases outwards and for example through the valves. (vent port, in English) arranged along the flexible duct, usually at the connection tips.

Por outro lado, em certos casos, o conduto flexível é suscetível de compreender pelo menos uma bainha intermediária que define dois anulares, um anular externo e um anular interno. Nesse caso condutos de r alimentação são instalados ao mesmo tempo no anular interno que sera drenado por circulação forçada em prioridade e no anular externo.On the other hand, in certain cases, the flexible conduit is capable of comprising at least one intermediate sheath defining two annulars, one outer annular and one inner annular. In this case the supply ducts are installed at the same time in the inner ring that will be drained by forced circulation in priority and in the outer ring.

Por outro lado, o aumento da temperatura e da pressão acarreta uma difusão maior dos gases através da bainha interna de pressão, de modo que o método de acordo com a invenção é perfeitamente adaptado para a extração em grande profundidade onde os hidrocarbonetos estão em condições de temperatura e pressão grandes.On the other hand, the increase in temperature and pressure leads to a greater diffusion of gases through the internal pressure sheath, so that the method according to the invention is perfectly suited for the deep extraction where hydrocarbons are in good condition. large temperature and pressure.

De acordo com um outro modo de execução da invenção não representado, a circulação forçada dos gases no anular é efetuada por aspiração e não mais por injeção. Aspira-se portanto os gases de permeação diretamente na zona anular com o auxílio de uma bomba situada por exemplo na superfície sobre a plataforma, de modo a abaixar a pressão parcial dos diferentes gases contidos nos gases de permeação e em especial da água em fase vapor para evitar que ela condense.According to another embodiment of the invention not shown, the forced circulation of gases in the annulus is effected by aspiration rather than by injection. The permeation gases are then sucked directly into the annular area with the aid of a pump located on the platform surface, for example, to lower the partial pressure of the different gases contained in the permeation gases and in particular the vapor phase water. to prevent her from condense.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. A method of draining and evacuating the permeation gases of a flexible tubular conduit, notably for the transport of hydrocarbons, said flexible tubular conduit comprising at least one internal pressure sheath (14) adapted to convey said hydrocarbons, hydrocarbon gases. permeation contained in said hydrocarbons being capable of diffusing through the wall of said internal pressure sheath (14), and comprising an outer sheath (24) and one or more reinforcing pads (16, 18, 20) situated in a zone annular (23) comprised between said outer sheath (24) and said internal pressure sheath (14), said annular zone (23) having passageways along said reinforcement pads and in which said permeation gases are likely to circulate towards the evacuation means; characterized in that a carrier gas is injected under pressure into said annular zone (23) by means of said passageways to force the circulation of said permeation gases in said passageways towards said evacuation means and by the fact that said evacuation means are adapted to evacuate said permeation gases out of said annular zone (23) and outwardly of said flexible tubular conduit.

A permeation gas drainage and evacuation method according to claim 1, characterized in that said carrier gas is injected into a plurality of longitudinally spaced injection zones in said annular zone of said flexible tubular conduit. .

A permeation gas drainage and evacuation method according to claim 1 or 2, characterized in that said carrier gas is injected into one end of said flexible tubular conduit.

A permeation gas drainage and evacuation method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a nitrogen-containing gas is injected.

A permeation gas drainage and evacuation method according to claim 1, characterized in that the circulation is created by suctioning said permeation gases into at least one suction zone within said annular zone to force the circulation of said permeation gases.

6. Flexible hydrocarbon pipeline comprising at least one internal pressure sheath (14) adapted to convey said hydrocarbons, permeation gases contained in said hydrocarbons capable of diffusing through the wall of said internal sheath. pressure (14), and comprising an outer sheath (24) and one or more reinforcing pads (16, 18, 20) situated in an annular zone (23) between said outer sheath (24) and said inner sheath of pressure (14), said annular zone (23) having passageways along said reinforcement linings and in which said permeation gases are susceptible to circulate towards the evacuation means; characterized in that it comprises at least one pressure carrier gas feed conduit that flows into said annular zone (23) to force the circulation of said permeation gases in said annular zone (23) through said passageways towards said evacuation means, and by the fact that said evacuation means is adapted to evacuate said permeation gases out of said annular zone (23) and outwardly of said flexible tubular conduit.

Flexible tubular conduit according to claim 6; characterized in that said feed conduit (22, 25, 32, 34, 36) situated in the annular zone has perforated injection ports (38, 40) spaced apart to form a plurality of spaced injection zones longitudinally in said flexible tubular conduit.

Flexible tubular conduit according to claim 6 or 7, characterized in that said means for forcing the circulation of said permeation gases comprise a nitrogen pressure power supply connected to the supply conduit.

Flexible tubular conduit according to claim 6, characterized in that said means for forcing the diffusion of said permeation gases comprises a suction pump of said permeation gases in said passageways in at least one zone of passage. aspiration of said annular zone.

Flexible tubular conduit according to any one of claims 1 to 9, characterized in that said exhaust means comprises differential valves adapted to evacuate the gases by pressure difference between said annular zone and the exterior.