BRPI0512191B1

BRPI0512191B1 - umbilical

Info

Publication number: BRPI0512191B1
Application number: BRPI0512191A
Authority: BR
Inventors: Arild Figenschou
Original assignee: Aker Kvaerner Subsea As
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2017-04-04
Also published as: WO2005124095A1; NO340413B1; GB0624009D0; WO2005124213A1; AU2005255346B2; US7754966B2; JP5144259B2; RU2368755C2; US20120263539A1; GB2430221A; GB2429108A; GB2429108B; GB0624012D0; BRPI0512191A; US9127793B2; BRPI0512190A; US20070205009A1; JP2008503051A; GB2430221B; US20100243289A1

Abstract

umbilical a invenção se refere a um umbilical para transferência de fluidos e sinais de corrente elétrica entre a superfície do mar e um equipamento posicionado no leito marino, particularmente, em águas profundas. o umbilical compreende uma pluralidade de tubulações (4,4<39>) e de fios e condutores elétricos (6,6<39>) reunidos em um maço, e de uma bainha protetora (1) que envolve as tubulações, fios condutores e o material de enchimento. os elementos portadores de carga (7) do umbilical são hastes de peso leve (7<39>) de material composto que pode ser agrupado em maços ou aparecer de forma singela, ou em uma combinação de ambos.

Description

UMBILICAL A presente invenção se refere a um umbilical para transmissão de fluidos e sinais de corrente elétrica entre a superfície do mar e o equipamento posicionado no leito marino, particularmente, em águas profundas, compreendendo uma pluralidade de tubulações, fios e condutores elétricos reunidos em um maço, um material de enchimento posicionado pelo menos em parte em torno de e entre as tubulações, cabos, fios e condutores, e uma bainha protetora que envolve as tubulações, fios e condutores elétricos e o material de enchimento. _ Os umbilicais deste tipo são construídos como uma estrutura composta que é capaz de transferir líquidos hidráulicos, produtos químicos, fluidos, sinais elétricos e óticos e energia elétrica entre o equipamento no leito submarino e na superfície do mar. Uma versão anterior de umbilicais deste tipo é conhecida a partir da publicação WO 93/17176. Típico para este umbilical é que a maior transferência de carga ocorre em uma tubulação de aço centralmente posicionada de dimensão substancial. Exemplos adicionais de técnica anterior são divulgados na GB 2 326 177 A e em GB 2 326 758 A, todas do mesmo cessionário da presente invenção.

Esta sendo depositado de forma simultânea um pedido internacional PCT/N02005/000215 referente a um umbilical de energia.

Os tubos de aço de seção pesada acima mencionados acrescentam peso considerável ao umbilical devido ao seu próprio peso. Os tubos precisam ter dimensões tão grandes devido a que agem como elemento portadores de carga e não porque o meio transportado assim o exija. Assim, a profundidade do mar na qual os umbilicais de construção tradicional podem ser usados é limitada. ' De pronto, resulta que a amarra de aço poderia ser usada como elemento portador de carga. Isto, entretanto, não resolve o problema na maior parte. A amarra de aço adiciona também peso substancial e em combinação com tubos pesados, não se alcançam profundidades grandes antes que o umbilical atinja valores limites de esforço e se desprenda devido a seu próprio peso.

Esforços e recursos substanciais foram usados a fim de encontrar uma solução para a forma de utilizar estes umbilicais no leito marinho em profundidades realmente profundas, tais como 2.500 metros e maiores.

Isto é resolvido agora, combinando uma tecnologia desenvolvida pelo cessionário da invenção atual com a tecnologia que é usada para pés de expansão de plataformas flutuantes. Veja-se, por exemplo, a WO 02/057 560 Al.

Assim, de acordo com a presente invenção é fornecido um umbilical do tipo inicialmente apresentado, que se distingue em que o umbilical compreende elementos portadores de carga separados, elementos portadores estes que são hastes de peso leve de material composto. As hastes de peso leve de material composto podem ser preferivelmente, de carbono com fibras de reforço embutidas. As hastes podem ser reunidas em maços ou dispostas individualmente ou em uma combinação de ambas. 0 material composto tem a excelente propriedade de que o material tem aproximadamente a mesma capacidade de carga que o aço, ao mesmo tempo em que seu peso é diminuído em aproximadamente 10% àquele do aço. Assim os elementos portadores de carga não contribuem substancialmente ao peso total do umbilical que fornece desse modo, uma opção para usar o umbilical em águas profundas. Pode se chegar tão profundo como a redução de peso o permita. Um exemplo típico de material composto são hastes de carbono com fibras de reforço embebidas.

Em uma realização da invenção, o material de enchimento, as tubulações e os fios e condutores podem ser colocados em distribuição helicoidal ou em uma configuração de espiral em torno do eixo longitudinal do umbilical.

Em uma segunda realização, o material de enchimento, as tubulações, os cabos e os fios e condutores podem ser colocados em configuração substancialmente retilínea sem torção ou espiralado substancial.

Os elementos portadores de carga podem ser reunidos em um maço com torção ou espiralado posicionado centralmente como elemento de núcleo dentro do umbilical de energia.

Como uma alternativa, os elementos portadores de carga do umbilical podem ser distribuídos em uma pluralidade de maços em relação periférica ao eixo longitudinal do umbilical.

Como outra alternativa, o umbilical pode também incluir elementos de lastro de modo a adicionar massa/peso ao umbilical, seja em toda a sua extensão ou em algumas seções. 0 material de enchimento, as tubulações e os fios e condutores podem ser colocados por diversas camadas vistas em sentido radial. ·.- > - Em uma realização, os elementos portadores de carga podem consistir de hastes singelas distribuídas dentro do área de seção transversal,: e algumas podem possivelmente ser posicionadas de forma adjacente às outras sem serem reunidas em maços. ■ Mesmo não sendo estritamente necessário, o material de enchimento, em uma realização apropriada, pode estar na . forma de elementos de canal ■'alongados que podem, pelo menos em parte, incluir as respectivas tubulações e.cabos , a fim de manter estes em posição relativa uns aos outros.

Estes e outros objetivos adicionais, características e vantagens tornar-se-ao evidentes a partir da seguinte descrição das realizações preferidas da invenção, apresentadas a guisa de descrição, e com, remissão às figuras, onde: Fig. 1 mostra uma área de seção transversal de uma primeira realização de um umbilical de acordo com a invenção tendo elementos portadores de carga em posição central;

Fig. 2 mostra uma área de seção transversal de uma segunda realização do umbilical de acordo com a invenção;

Fig. 3 mostra uma área de seção transversal de uma outra realização do umbilical de acordo com a invenção tendo diversos elementos portadores de carga em posição periférica;

Fig. 4 mostra uma área de seção transversal de uma outra realização do umbilical de acordo com a invenção com o elemento portador de carga em posição central; · Fig. 5 mostra uma área de seção transversal de ainda uma outra realização do umbilical de acordo com a invenção com um elemento portador de carga em posição central;

Figura 6 mostra uma área de seção transversal de uma outra realização do umbilical de acordo com a invenção com o elemento portador de carga em posição central;

Figura 7 mostra uma área de seção transversal de mais uma oütra realização do umbilical de acordo com a invenção com elementos portadores de carga em posição central;

Figura 8 mostra um área de seção transversal de uma variante do umbilical de acordo com a invenção sem os elementos de canal alongados característicos e a Figuras 9 mostra uma área de seção transversal de uma variante do umbilical da presente invenção na qual os elementos portadores de carga consistem de uma pluralidade de hastes singelas ao reunidas em um maço.

Deve ser compreendido que é possível com duas variantes de área de seção transversal dos umbilicais mostrados nas figuras 1-9, que não aparecem nas figuras, a saber, uma onde os elementos individuais do umbilical se encontram tendidos por um determinado comprimento em torno do eixo longitudinal do umbilical, e uma variante onde os elementos individuais estão mais ou menos tendidos em uma linha reta substancialmente paralela ao eixo longitudinal do umbilical. Para conhecer a construção detalhada de um umbilical tradicional e forma de fabricação fazer-se-a referência á publicação previamente mencionada WO 93/17176. 0 umbilical de acordo; com a figura 1 é construído bàsicamente com os seguintes elementos: o elemento portador de carga 7 que consiste em um maço de hastes 7 de material composto, elementos de canal internos 3' , por exemplo, de cloreto de polivinila (PVC), fios e condutores elétricos 6, 6', tubulações de fluido 4, 4' feitas normalmente de aço, elementos de lastro 8, ou elementos de reforço 8 . adicionais, por exemplo, na forma de uma amarra de aço, uma bainha externa 1, por exemplo, do polietileno (PE). A referência número 9' pode denotar um material de fricção, como uma bainha de borracha, disposta em torno do elemento portador de carga 7. A referência 9 pode denotar uma tubulação que tem um diâmetro maior que as tubulações de fluido 4, como ilustrado na figura 3. A referência 10 representa uma substância de enchimento diferente dos elementos de canal 3' e pode ser uma substância de espuma ou similar. Em uma realização prática as hastes 7 são hastes de carbono com fibras de reforço embutidas. O diâmetro dessas hastes é da ordem dos 6 mm, fora dessa ordem de dimensão deve ser interpretado como uma limitação. O umbilical de acordo com as figuras 2 a 6 é construído basicamente a partir dos seguintes elementos: um elemento portador de carga 7 que consiste em um maço das hastes 7' de material composto, elementos internos de canal 3', elementos intermediários de canal 3, elementos de canal externos 2, condutores elétricos/fios 6, 6', tubulações de fluido 4 feitas normalmente em aço, elementos de lastro 8, ou de elementos adicionais 8, por exemplo, na forma de uma amarra de aço, e uma bainha externa 1. A referência número 9' poçie indicar um material de fricção, a modo de unia bainha de borracha, tendida em torno do elemento, portador de carga 7. .

Estes elementos são encontrados repetidamente na maioria das figuras e são indicados com o mesmo número de referência nas figuras respectivas. Entretanto, deve ser notado que as figuras 4 e 5 . omitem os elementos de lastro/enrijecimento 8 que são substituídos por perfis 8'em. -PVC. A figura 6 mostra um único elemento de lastro 8 singelo. . A figura 7 mostra, particularmente, uma variante que tem uma área de seção transversal um tanto menor, porem com um conjunto de tubulações de fluido 4 reunidas centralmente, aproximadamente em torno de um elemento portador de carga 7 e uma pluralidade de elementos portadores de carga 7 em forma de hastes singelas distribuídas em torno das tubulações de fluido 4. Entre as hastes singelas 7 podem ser posicionados elementos de lastro 8, aqui, típicas hastes 8' feitas a partir de chumbo. Adicionalmente, apresenta e fios e condutores 6,6', um conjunto de tubulações para fluido 4', elementos de canal 2,3 e uma bainha externa 1. Isto proporciona um umbilical compacto com menos requerimentos de espaço. A Figura 8 mostra uma outra variante particular do umbilical onde os elementos de canal não são utilizados, porém mostrando uma substância de enchimento 10, tal como um material de espuma. De outra forma, apresenta os elementos restantes descritos, porém em posições diferentes dentro da área de seção transversal. À‘ Figura 9:mostra uma variante dè um umbilical com uma área de seção transversal sensivelmente diferente com tubulações de fluido 4' maiores, algumas tubulações de fluido menores 4, alguns fios e condutores 6 menores e uma pluralidade de elementos portadores de carga 7 em forma de hastes singelas 7' e não como maços de hastes. Ainda, apresenta elementos de canal 2, 3, 3'que se .estendem ao longo de todo o comprimento no centro do umbilical e uma > bainha externa 1. Isto proporciona um umbilical de.produção mais simples e de menor custo.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Umbilical para transmissão de fluidos e de sinais de corrente elétrica entre a superfície do mar e um equipamento posicionado no leito marino, particularmente, em águas profundas, compreendendo uma pluralidade .de tubulações (4,4') e fios e condutores elétricos (6, 6') agrupados em um maço, um material de enchimento (10, 2, 3, 3') posicionados, pelo menos em parte, em torno de e entre tubulações (4, 4'), e os condutores (6,6') e uma bainha protetora (1) em volta das tubulações, dos fios condutores e do material de enchimento, caracterizado pelo fato de que o umbilical compreende elementos portadores de carga singelos (7), elementos portadores de carga estes (7) que são hastes de peso leve (7) de material composto.

2. Umbilical de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as hastes de peso leve (7) de material composto são hastes do carbono com fibras de reforço embutidas.

3. Umbilical de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material de enchimento (10, 2, 3, 3'), as tubulações (4, 4'), e os fios e condutores (6, 6') são dispostos em uma configuração helicoidal em torno do eixo longitudinal do umbilical de energia.

4. Umbilical de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material de enchimento (10, 2, 3, 3')/ as tubulações (4, 4') e os fios e condutores (6, 6') são dispostos em uma configuração substancialmente retilinea sem torção ou espiralado substancial.

5. Umbilical de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os elementos portadores de carga (7) do umbilical são reunidos em um maço espiralado posicionado centralmente como um elemento de núcleo dentro do umbilical.

6. Umbilical de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os elementos portadores de carga (7) do umbilical são distribuídos em uma pluralidade de maços posicionados em relação periférica ao eixo longitudinal do umbilical.

7. Umbilical de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o umbilical inclui elementos de lastro (8) com a finalidade de adicionar massa/peso ao umbilical.

8. Umbilical de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o material de enchimento, as tubulações, os fios e condutores são posicionados em diversas camadas quando vistas em sentido radial.

9. Umbilical de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que os elementos portadores de carga (7) são hastes individuais (7') distribuídas dentro da área de seção transversal.

10. Umbilical de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o material de enchimento está na forma de elementos alongados de canal (2, 3, 3') aptos, pelo menos parcialmente, para incluir as respectivas tubulações (4,4') e os fios e condutores elétricos (6,6') a fim de manter estes posicionados uns em relação aos outros.