BRPI0516448B1

BRPI0516448B1 - Abraçadeira de derivação em carga

Info

Publication number: BRPI0516448B1
Application number: BRPI0516448-6A
Authority: BR
Inventors: Henrik Ahlen Carl; Olav Berge Jan; Edvard Apeland Kjell; Armstrong Michael
Original assignee: Statoil Petroleum As
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2018-01-30
Also published as: BRPI0516448A; EP1838988B1; US8028711B2; EA011079B1; US20090229681A1; WO2006041307A1; NO321587B1; EP1838988A4; EP1838988A1; NO20044309D0; EA200700838A1

Abstract

abraçadeira de derivação em carga. abraçadeira de derivação em carga, compreendendo uma primeira parte de abraçadeira, uma segunda parte de abraçadeira, meios para fixação estável das partes de abraçadeira ao redor de uma seção da tubulação a ser provida de um acoplamento de derivação em carga, um soquete de tubo fixamente integrado a uma das partes de abraçadeira na extremidade interna e se estendendo para fora da parte de abraçadeira para uma extremidade externa, um cubo na extremidade externa do soquete de tubo, distinguida pelo fato do soquete de tubo na extremidade interna passa através da parte de abraçadeira confinando com a superfície da tubulação, de modo que o soquete de tubo pode ser soldado de modo vedado à tubulação por soldagem interna.

Description

(54) Título: ABRAÇADEIRA DE DERIVAÇÃO EM CARGA (51) lnt.CI.: F16L 41/06 (30) Prioridade Unionista: 12/10/2004 NO 20044309 (73) Titular(es): STATOIL PETROLEUM AS (72) Inventor(es): CARL HENRIK AHLEN; JAN OLAV BERGE; KJELL EDVARD APELAND; MICHAEL ARMSTRONG

1/8 “ABRAÇADEIRA DE DERIVAÇÃO EM CARGA”

CAMPO TÉCNICO [0001] A presente invenção refere-se a estabelecimento de um ponto de ligação de ramal em uma tubulação contendo fluido sob pressão. Mais especificamente, a invenção refere-se a uma abraçadeira de derivação em carga para estabelecimento de um ponto de ramificação em uma tubulação.

FUNDAMENTOS [0002] O termo “derivação em carga” denota estabelecimento de um ponto de ramificação ou um ponto de acoplamento em uma tubulação aduzindo fluido sob pressão, sem o fechamento antecipado da tubulação. Uma utilização típica será a de conectar uma tubulação de gás de um campo recém desenvolvido a uma tubulação de gás existente, resultando em significativa economia em comparação ao arranjo de uma infra-estrutura separada para descarga do gás do campo de gás novo, particularmente se as instalações forem localizadas no fundo do mar.

[0003] Uma operação de derivação em carga não representa desvantagem para o transporte de fluido através da tubulação existente, uma vez que a operação é mantida todo o tempo. Em operação submarina, é evitado o ingresso de água na tubulação, bem como, subsequente operação de limpeza de tubulação dispendiosa para remover a água. Do mesmo modo, problemas de corrosão causados pelo carregamento com água de uma tubulação existente submarina são evitados.

[0004] Um número de arranjos existem para derivação em carga que têm sido usados com sucesso há vários anos. Até o momento, arranjos comercialmente disponíveis para derivação em carga submarina têm exigido assistência de mergulhadores. Há uma demanda por equipamento de derivação em carga para operação sem assistência de mergulhadores, particularmente para profundidades de água acima de 180m, que é profundidade máxima para operações de mergulho planejadas em águas norueguesas.

[0005] Um exemplo de equipamento de derivação em carga é encontrado no pedido de patente US 2004/89.342 A1, onde um método e um arranjo são descritos para soldagem de costura por atrito de um acoplamento de ramal a uma tubulação

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2/8 existente. Após a soldagem, aberturas são usinadas através da parede da tubulação existente para completar o acoplamento de derivação em carga. Soldagem por ponto de costura tem uma desvantagem de resistência mecânica relativamente baixa e utilização de equipamento relativamente complicado. Existe demanda por equipamento simplificado para operações de derivação em carga.

[0006] Outros exemplos de equipamento para operações de derivação em carga estão descritos nas publicações de patente NO 3.144.467, WO 00/60.262, EP 235.917, EP 304.246 e EP 235.917.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0007] Com a presente invenção, as demandas acima mencionadas são atendidas pelo provimento de uma abraçadeira de derivação em carga, compreendendo:

uma primeira parte de abraçadeira, uma segunda pare de abraçadeira, meios para fixação estável das partes de abraçadeira ao redor de uma seção de uma tubulação a ser provida com um acoplamento de derivação em carga, um soquete de tubo fixamente integrado a uma das partes da abraçadeira em uma extremidade interna e se estendendo para fora da parte de abraçadeira para ume extremidade externa, um cubo sobre a extremidade externa do soquete de tubo, distinguida pelo fato do soquete de tubo na extremidade interna passar através da parte de abraçadeira confinando com a superfície da tubulação, de modo que o soquete de tubo possa ser soldado de modo vedado à tubulação por soldagem interna. A fixação estável das partes de abraçadeira significa que a fixação e o dimensionamento são tais que as forças aplicadas pela tubulação derivada ou outro equipamento que deva ser conectado não resulta em mau funcionamento para a abraçadeira de derivação em carga. Com um soquete de tubo que por uma extremidade interna é fixamente integrado a uma das partes de abraçadeira, há a intenção de significar que o soquete de tubo é soldado ou fixado de outro modo à parte de abraçadeira, de modo que uma conexão bastante rígida

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3/8 seja obtida, para que as forças atuando sobre o soquete de tubo sejam suportadas pela conexão entre o soquete de tubo e a parte de abraçadeira, sem serem suportadas pela solda contra a tubulação por uma extensão significativa. O soquete de tubo pode, de preferência, ser totalmente integrado à parte de abraçadeira por ser usinada da mesma parte de aço fundido ou forjado. O fato do soquete de tubo em uma extremidade interna passar através da parte de abraçadeira significa que o soquete de tubo passa através da parte de abraçadeira. A extremidade interna do soquete de tubo confina com a superfície da tubulação, o que significa que a extremidade interna é arranjada em uma posição apropriada para soldagem ocorrer entre a extremidade interna e a superfície da tubulação. Soldagem interna significa que a soldagem ocorre a partir do interior do soquete de tubo. Um cubo sobre a extremidade externa do soquete de tubo significa uma parte de acoplamento mecânico de qualquer tipo apropriado para estabelecimento de um acoplamento para formar uma câmara hiperbárica no soquete de tubo, uma câmara para completar o acoplamento por usinagem através da superfície da tubulação, tendo estabilidade mecânica para conexão de uma tubulação em ramal ou, opcionalmente, outro equipamento.

[0008] A abraçadeira de derivação em carga pode ser usada em terra ou no fundo do mar, mas é particularmente considerada para uso submarino. A abraçadeira de derivação em carga compreende, de preferência, vedações e uma via de suprimento para evacuação de fluido, de modo que o soquete de tubo, pelo uso de equipamento conectado possa ser mais facilmente evacuado para água para prover função como uma câmara de soldagem hiperbárica. Desse modo, a abraçadeira de derivação em carga é usada para estabelecimento de um acoplamento em uma tubulação submarina. Mais especificamente, isto é obtido pela conexão de equipamento ao cubo sobre a extremidade externa do soquete de tubo para evacuar água do soquete de tubo através da via de suprimento para evacuação de fluido, de modo que uma atmosfera para soldagem hiperbárica possa ser estabelecida e mantida. De preferência, a mesma mistura de gás e equipamento é usada tanto para evacuação da água do mar como para estabelecimento e

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4/8 manutenção de uma atmosfera apropriada à soldagem. AS vedações e o suprimento direto para evacuação de fluido são colocados suficientemente distantes da área de soldagem para evitar aquecimento a uma temperatura acima da temperatura máxima operacional. Dois suprimentos diretos são, de preferência, arranjados, um sobre cada lado do soquete de tubo, de preferência, com uma válvula de retenção em cada suprimento direto.

[0009] O equipamento para soldagem hiperbárica, incluindo equipamento para controle de atmosfera, e equipamento para completar o acoplamento de derivação em carga são, de preferência, conectados ao cubo sequencialmente, um após o outro, opcionalmente com um acoplamento pelo uso de um sistema de ferramenta rotativa. Após completar a solda e após ter aceito o teste de pressão e outros testes não-destrutivos, o acoplamento de derivação em carga é completado pelo fresamento da superfície de tubulação no interior da solda.

[0010] A abraçadeira de derivação em carga é, de preferência, equipada com aquecedores de indução para pré-aquecer a área de soldagem. Os meios para aquecimento por indução podem ser arranjados ao redor da cabeça de soldagem, externa ou internamente ao soquete de tubo, ou interna ou externamente à parte de abraçadeira ao redor do soquete de tubo. Alternativamente, equipamento para aquecimento por resistência da área de soldagem pode ser usado.

[0011] O soquete de tubo é, de preferência, provido de diâmetro interno maior na extremidade interna, para prover espaço para número suficiente de costuras de solda na transição entre o soquete de tubo e a superfície da tubulação sem limitar a seção transversal de fluxo. Desse modo, as propriedades para o fluxo em operações de limpeza são mantidas.

[0012] Equipamento automatizado de tipo previamente conhecido é, de preferência, usado para soldagem hiperbárica e completação do acoplamento de derivação em carga.

[0013] Desenhos [0014] A invenção ser ilustrada ainda mais com desenhos, nos quais:

as Figs. 1a, 1b e 1c ilustram a abraçadeira de derivação em carga de

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5/8 acordo com a invenção, durante a instalação e arranjado sobre uma tubulação submarina, as Figs. 2a e 2b ilustram seções transversais da tubulação e a abraçadeira de derivação em carga de acordo com a invenção, e a Fig. 3 ilustra uma cabeça de soldagem e uma câmera de monitoramento montada no interior do soquete de tubo.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0015] A soldagem é realizada por soldagem MIG ou, opcionalmente, soldagem TIG. A atmosfera de soldagem é adaptada em composição de modo que uma qualidade de soldagem boa possa ser obtida, o que significa que o teor de umidade e gases potencialmente perigosos tem que ser mantido suficientemente baixo. A velocidade de fluxo da atmosfera de soldagem é controlada consequentemente, o que significa que, em particular por soldagem MIG, uma velocidade de fluxo será usada que assegure uma pressão suficientemente baixa de gases perigosos. A pressão do soquete de tubo é mantida à pressão ambiente ou ligeiramente acima, para evitar ingresso de água. A atmosfera de soldagem [e, de preferência, despachada do equipamento conectado através da extremidade externa do soquete de tubo e é purgada através dos suprimentos diretos para evacuação de fluido. [0016] O cubo pode, por exemplo, ser um acoplamento baseado em atrito, um acoplamento do tipo agarre, um acoplamento forjado, um acoplamento do tipo esferas forjado, um acoplamento flangeado ou um acoplamento usinado. É feita referência a “Recommended Practice RP-F104”, “Mechanical Pipe Couplings” de DET Norske Veritas, 1999. Mais preferidos são acoplamentos baseados em abraçadeira ou acoplamentos do tipo colar devido à fixação simples, viabilidade para operação remota e disponibilidade comercial (Kvaerner, Oslo, Noruega; Vetco Abeil, Asker, Noruega). Acoplamentos ainda mais preferidos são esperados tornarem-se disponíveis no mercado no futuro.

[0017] O soquete de tubo se estende para fora da parte de abraçadeira, o que significa que ele se estende para fora da parte de abraçadeira, por exemplo, por 90^s, mas o ângulo pode ser diferente, que pode ser preferível para passar um dispositivo

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6/8 de limpeza/calibrador através do acoplamento.

[0018] Nenhum requisito particular existe quanto à seção transversal do soquete de tubo, provido que sua extremidade interna confine com a superfície da tubulação de modo que uma boa conexão por soldagem seja possível. A seção de tubo pode ser quadrada ou retangular, ou poligonal, mas mais preferencialmente o soquete de tubo tem uma seção transversal circular. Uma geometria de seção transversal circular resulta em uma costura de soldagem formada em sela e um comprimento minimizado de soldagem.

[0019] A abraçadeira de derivação em carga pode ser usada também sobre outros objetos além de tubulações, por exemplo, em tanques de pressão, por meio do que modificação da abraçadeira pode ser necessária para se obter uma fixação apropriada.

[0020] A abraçadeira de derivação em carga será descrita agora com maior detalhe com referência aos desenhos e a primeira referência é feita à Fig. 1 a. Nesta figura, uma abraçadeira de derivação em carga compreende uma primeira parte de abraçadeira 3a, uma segunda parte de abraçadeira 3b, meios 4 para fixação estável das partes de abraçadeira ao redor de uma seção da tubulação 2, um soquete de tubo 5 que, em uma extremidade interna é fixamente integrado a uma das partes de abraçadeira e se estendendo para fora da parte de abraçadeira para uma extremidade externa, e um cubo 6 na extremidade externa do soquete de tubo. As Figs. 1b e 1c ilustram a mesma abraçadeira de derivação em carga ilustrada na Fig. 1a. Na Fig. 1b, a abraçadeira está ilustrada como aberta antes da montagem, e na Fig. 1c a abraçadeira está ilustrada como fechada após a montagem, vista obliquamente por baixo. Uma ou ambas as partes de abraçadeira podem ser articuladas também. Referência adicional é feita à Fig. 2a, ilustrando que o soquete de tubo em sua extremidade interna 5a passa através da parte de abraçadeira, confinando com a superfície da tubulação. Na Fig. 2a, costuras de solda 7 estão também ilustradas, quando o soquete de tubo já está soldado vedadamente à tubulação por soldagem interna. Além disso, meios 8 para aquecimento por indução da área de soldagem estão ilustrados, para pré-aquecer a área de soldagem.

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Adicional ou alternativamente ao equipamento para aquecer montado externamente, esse equipamento pode ser montado internamente ao soquete de tubo e parte de abraçadeira, e ao redor ou na cabeça de soldagem, o que proverá um préaquecimento mais preferível. Na Fig. 2a está também ilustrado um suprimento direto para evacuação de fluido 9, que também inclui uma válvula de retenção 9a, arranjada através da superfície da abraçadeira. Fora da área na abraçadeira com suprimento direto para fluxo de fluido, vedações (não ilustradas) são, de preferência, arranjadas, vedações estas que são usadas em relação ao estabelecimento de câmara de soldagem hiperbárica no interior do soquete de tubo. Note que nem as vedações nem as aberturas para evacuação de fluido são elementos obrigatórios para a abraçadeira de derivação em carga de acordo com a invenção, devido à abraçadeira sem vedações não ser completamente à prova de vazamento de fluido e devido a uma atmosfera de soldagem apropriada poder ser estabelecida e mantida pela manutenção de uma ligeira sobrepressão no soquete de tubo em comparação à pressão ambiente, com o soquete de tubo arranjado verticalmente para cima a partir da parte de abraçadeira. É feito ainda referência à Fig. 2b, que ilustra um aquecedor por indução 8 arranjado com uma cabeça de soldagem MIG 10.

[0021] Referência adicional é feita à Fig. 3, ilustrando uma cabeça de soldagem 100 arranjada como parte de um meio de soldagem para soldagem hiperbárica automatizada, o meio de soldagem sendo conectado ao cubo sobre a extremidade externa do soquete de tubo. Na Fig. 3, uma câmera de monitoramento 11 para operação também juntamente com os meios de soldagem está ilustrada. A cabeça de soldagem é, de preferência, controlada pelo uso de um manipulador controlado por motor elétrico de CC. Uma unidade de dados será programada para controlar o manipulador de modo que a cabeça de soldagem possa acompanhar a ranhura de soldagem e prover soldagem de uma costura de soldagem preferencialmente em forma de sela ao redor da extremidade interna do soquete de tubo. O número de passes de soldagem pode variar de um a vários, por exemplo, 5, dependendo do método de soldagem e da segurança desejada para a conexão. Equipamento para controle de atmosfera, incluindo equipamento para purgar ou remover água do mar

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8/8 do soquete de tubo e de manutenção de uma atmosfera de soldagem viável com apropriada proteção de escudo de gás não está especificamente ilustrado. Equipamento para soldagem, controle de atmosfera, monitoramento e controle são, de preferência, de tipo previamente conhecido, opcionalmente modificados para serem adaptados à utilização e geometria dentro do soquete de tubo. Após completação e aceitação da solda, por controle visual com uma câmera de monitoramento, testes de pressão e, opcionalmente, testes adicionais nãodestrutivos, uma válvula de fechamento é conectada (por exemplo, uma válvula de esfera ou uma válvula de registro) sobre o cubo, e equipamento de tipo previamente conhecido (por exemplo, um equipamento de serra ou de fresa operado remotamente) para completação do acoplamento são arranjados acima da válvula. Após serrar ou fresar a parede da tubulação no interior da solda, o mencionado equipamento é empurrado para fora para uma posição fora da válvula, após o que a válvula é fechada, o mencionado equipamento é desconectado e o acoplamento de derivação em carga está pronto para conexão de um tubo de ramificação.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Abraçadeira de derivação em carga, compreendendo: uma primeira parte de abraçadeira (3a), uma segunda parte de abraçadeira (3b), meios (4) para fixação estável das partes de abraçadeira ao redor de uma seção da tubulação (2) a ser provida de um acoplamento de derivação em carga, um soquete de tubo (5) fixamente integrado a uma das partes de abraçadeira na extremidade interna e se estendendo para fora da parte de abraçadeira para uma extremidade externa, um cubo (6) na extremidade externa do soquete de tubo, caracterizada pelo fato de que o soquete de tubo na extremidade interna passa através da parte de abraçadeira confinando com a superfície da tubulação, de modo que o soquete de tubo pode ser soldado de modo vedado à tubulação por soldagem interna.
2. Abraçadeira de derivação em carga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender vedações e pelo menos um suprimento direto para evacuação de fluido (9).
3. Abraçadeira de derivação em carga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender equipamento (10) para soldagem hiperbárica, incluindo equipamento para controle de atmosfera e equipamento para completar o acoplamento de derivação em carga, cujos equipamentos são operados quando conectados ao cubo.
4. Abraçadeira de derivação em carga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato dos aquecedores de indução (8) serem arranjados para préaquecer a área de soldagem,
5. Abraçadeira de derivação em carga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do soquete de tubo (5) ter diâmetro interno alongado em sua extremidade interna.
6. Abraçadeira de derivação em carga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato dela compreender uma válvula de retenção (9a) em conexão

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2/2 com um suprimento direto para evacuação de fluido (9) através da superfície de abraçadeira.
7. Abraçadeira de derivação em carga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato dela compreender equipamento (10) automatizado para soldagem hiperbárica.

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