BRPI0517181B1 - Método para operar um controlador de um mecanismo em um oleoduto e método para instalação de montagem de revestimento em um oleoduto de seção cruzada cilíndrica - Google Patents

Método para operar um controlador de um mecanismo em um oleoduto e método para instalação de montagem de revestimento em um oleoduto de seção cruzada cilíndrica Download PDF

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BRPI0517181B1
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layer
coating
tube
liner
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BRPI0517181-4A
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Stephen Crockett Catha
Kenneth Ray Charboneau
James Louis Gallagher
Ivan Capistran Mandich
William Doyle Stringfellow
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Smart Pipe Company, Lp
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Abstract

revestimento para tubo, método para revestimento de tubo, método para operar um controlador de um mecanismo em um oleoduto, montagem de revestimento para instalação em um oleoduto de seçao cruzada cilindrica, metodo para instalação de montagem de revestimento em um oleoduto de seção cruzada cilindrica, mecanismo para material envoltório em e sobre um tubo e método para envolver o material sobre um tubo. apresenta um revestimento (12) para tubo, o revestimento compreendendo uma primeira camada (10) compreende um cilindro oco de material polimérico, uma segunda camada (20) compreendendo material envoltório, o material envoltório envolto ao redor da primeira camada, uma terceira camada (30) compreendendo material envoltório envolto ao redor da segunda camada, o revestimento (12) com uma primeira extremidade espaçada separadamente de uma segunda extremidade, pelo menos um membro de reforço (40) no revestimento e estendendo-se a partir da primeira extremidade à segunda extremidade do revestimento, o revestimento (12) compreendendo uma estrutura autônoma.

Description

MÉTODO
PARA OPERAR UM CONTROLADOR
DE UM MECANISMO
EM UM OLEODUTO
MÉTODO
PARA INSTALAÇÃO
DE MONTAGEM DE
REVESTIMENTO EM
UM
OLEODUTO
DE SEÇÃO CRUZADA
CILÍNDRICA presente invenção, em determinados aspectos, direcionada aos sistemas e métodos para fabricação de revestimentos de tubo, para tubo revestido oleodutos, para oleodutos com revestimentos e sensores de fibra ótica, para métodos para revestir tubo e os revestimentos de tubo, e, em determinados aspectos específicos, para revestimento de tubo termoplástico reforçado contínuo pretendido para uso como um revestimento de tubo autônomo na restauração de oleodutos degradados.
[002] O transporte subterrâneo e/ou por oleoduto de líquidos e gases foi utilizado por muitos anos. Tal transporte subterrâneo e/ou por oleodutos comprovou ser uma forma eficiente e segura para transportar líquidos potencialmente explosivos, inflamáveis e/ou tóxicos (p.ex., petróleo bruto) e gases (p.ex., metano e propano) por longas distâncias. Um método para prover tal transporte subterrâneo de longa distância utilizou tubos e canos de metal. No passado, a utilização de metais (tais como, aço, cobre, chumbo e semelhantes) foi eficaz das perspectivas de custo e fornecimento populacional de matéria-prima. Entretanto, com o crescimento por todo o mundo e a necessidade crescente para o transporte de líquidos e gases a mais localizações, a utilização continuada de tais artigos de metal tornou-se mais e mais difícil por inúmeras razões.
Inicialmente, a produção de tais tubos e canos de metal é feita com métodos de produção de alta temperatura em fundições especificas que são frequentemente localizadas em uma distância substancial
Petição 870190053204, de 11/06/2019, pág. 13/92
ΊΠ0 do local de instalação desejado. Tal produção fora do local pode exigir o transporte de artigos de metal incômodo a uma localização de instalação e, então, subsequentemente, a colocação em canais já escavados. Esses procedimentos podem ser difíceis para seguir, considerando que os artigos de metal são muito pesados e devem ser conectados juntos para formar o oleoduto desejado. Adicionalmente, com a finalidade de reduzir o número de conexões entre os tubos individuais, tubos de metal mais longos poderiam ser formados, o que adiciona à complexidade um aumento nas conexões soldadas necessárias. Os problemas adicionais associados aos tubos e canos de metal incluem o potencial para corrosão interna e externa (o que pode contaminar o líquido ou gás transportado), o limite baixo de resistência mutável de terra que poderia provocar uma ruptura dentro do oleoduto, e a dificuldade na substituição de tubos de metal desgastados nas seções, novamente devido ao peso do tubo de metal, comprimento do tubo de metal e soldas de conexão. Foi comprovado que esses problemas são extremamente incômodos em determinadas áreas geográficas que são suscetíveis a terremotos e tremores regularmente. Quando terremotos inesperados ocorreram no passado, os oleodutos de líquido e gás de metal não comprovaram ser flexíveis o suficiente para suportar as resistências de cisalhamento aplicadas aos mesmos e resultaram em explosões, vazamentos ou fornecimentos descontinuados em tais áreas. Esses artigos de metal permaneceram em uso devido à sua capacidade de suportar altas pressões. Além disso, embora tais tubos de metal sejam projetados para suportar tais altas pressões (p.ex., acima de 8.000.000 Pa) uma vez que uma ruptura se
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3/70 desenvolve dentro da estrutura real do tubo de metal, foi averiguado que tais rupturas facilmente se propagam e se espalham em tamanho e possivelmente espalham-se mediante a aplicação de alta pressão contínua na mesma área enfraquecida. Em tal caso, portanto, a falha de tubo é iminente, exceto se um fechamento for efetuado e reparos ou substituições forem realizados.
[003] Embora exista uma necessidade de produzir novos oleodutos em diversas localizações em todo o mundo, também existe uma necessidade crescente para substituir os oleodutos atualmente em deterioração já em utilização. Os oleodutos envelhecidos recentemente originaram preocupações com relação à segurança da utilização de tais artigos antigos. As explosões inesperadas ocorreram com consequências trágicas. A substituição e a revisão completa de alguns tubos de metal antigos são, assim, necessárias. Alguns desses oleodutos mais antigos foram construídos no que eram consideradas áreas rurais, porém agora são áreas urbanas altamente povoadas, deste modo, aumentando o risco associado a uma falha. Existe um desejo para substituir completamente os oleodutos antigos seguindo exatamente as mesmas rotas. Nas áreas altamente povoadas, o método de escavação e substituição torna-se extremamente difícil, inconveniente e dispendioso.
[004] Devido às dificuldades observadas acima, existe uma necessidade para desenvolver materiais de oleoduto que sejam mais seguros, mais duradouros, mais fáceis de instalar, não corrosivos, sem propagação de ruptura e mais flexíveis. Até agora, existem alguns artigos termoendurecíveis ou termoplásticos que são projetados para
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4/70 tais aplicações. Estes incluem determinados materiais de reforço de estrutura de fibra (incluindo fibra de vidro, poliaramidas, poliésteres, poliamidas, fibras de carbono e semelhantes). Entretanto, os artigos resultantes não incluem reforços de tecido específicos (eles são estruturas de fibra em volta de camadas específicas de material plástico) e, deste modo, são difíceis e muito dispendiosos para produzir. Além disso, tais materiais de estrutura de fibra frequentemente não podem ser facilmente produzidos no local de instalação do tubo devido à complexidade de criar artigos de reforço de estrutura de fibra subsequente à produção da camada termoendurecível ou termoplástica. Adicionalmente, com produção fora do local, o transporte e colocação no solo pode ser um problema difícil. Consequentemente, embora algumas melhorias tenham sido fornecidas no passado com relação e em comparação aos canos e tubos de metal, simplesmente não existe alternativa viável apresentada até a data dentro da técnica anterior pertinente conhecida pelo presente inventor que concede à indústria de transporte de gás e líquido subterrâneo uma forma de substituir ou restaurar tais artigos de metal de alta pressão.
[005] Os revestimentos de tubo foram utilizados em uma variedade de aplicações para interromper degradação adicional de um oleoduto devido à corrosão interna, para fornecer resistência melhorada à abrasão e para interromper vazamento nas junções. Os revestimentos de tubo são geralmente projetados para resistir somente às cargas de instalação e para servir como uma barreira de pressão para fluidos transportados. As cargas operacionais são transferidas diretamente à parede de, e resistidas por, um
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5/70 tubo central que já pode ter excedido sua vida projetada.
Os revestimentos de tubo tipicamente não restauram os parâmetros operacionais de um oleoduto. Os revestimentos de tubo estão disponíveis em uma variedade de formas conhecidas.
Estes incluem os cured in placepipes [tubos curados no local] (CIPP).
produto do CIPP é um reforço de fibra que é impregnado com uma resina termoendurecível curada que é utilizada principalmente na reabilitação de canos de esgoto ou canos de água. O CIPP é inserido no oleoduto central e expandido em contato com as paredes do tubo central e então curado, frequentemente de bombeamento de água aquecida através do CIPP, que reforçado pelo oleoduto.
Os revestimentos de CIPP são projetados para resistir somente às resistências de instalação e tipicamente não contribuem, ou adicionam significativamente a, a resistência do oleoduto central.
Além disso, geralmente eles não fornecem proteção contra corrosão externa. Os exemplos deste tipo de revestimento de tubo são revelados nas Patentes Norte-Americanas 4.064.211
6.708.729 (e na técnica anterior mencionada no presente).
utilização de tais revestimentos de tubo é bem documentada na literatura da indústria e não é aplicável às aplicações de alta pressão.
[006] Outro tipo de revestimento de tubo da técnica anterior é o revestimento de tubo termoplástico extrusado.
Esses produtos são comprimentos contínuos de material termoplástico, tais como HDPE (polietileno de alta densidade), náilon, ligas de PVC (cloreto de polivinila), e tais outros materiais comumente utilizados para aplicações de tubulação e/ou mitigação da corrosão. Esses materiais são
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6/70 por vezes utilizados em combinação, isto é, múltiplas camadas de diferentes materiais, ou com reforço de fibra de comprimento discreto, para obter propriedades melhoradas.
As limitações deste tipo de produto são que ele confia na resistência de um oleoduto central para resistir às tensões operacionais; possui resistência extensível limitada e pode, portanto, ser puxado somente em um oleoduto central em comprimentos relativamente curtos, normalmente 1.609 metros ou menos; e não pode fornecer proteção contra a corrosão externa. Uma limitação adicional deste tipo de produto é a capacidade dos fluidos de permear através da parede. Todos os termoplásticos são permeáveis em algum grau.
Os gases que permeiam tendem a ser coletados em um espaço na interface do tubo central do revestimento do tubo em que a pressão pode aumentar para um nível que se aproxima da pressão operacional do oleoduto.
Quando a pressão do oleoduto é repentinamente reduzida, gás preso segue as leis normais do gás e expande-se. Tal expansão frequentemente resulta em uma deformação do revestimento do tubo denominada colapso do revestimento”. Como resultado, os oleodutos com revestimentos de tubo de polímero são normalmente equipados com sistemas de ventilação” e os procedimentos operacionais são estabelecidos para ventilar” os fluidos permeados (vide, p.ex., a Patente Norte-Americana 5.072.622, que descreve um método para remoção de tais gases antes de serem capazes de entrar em colapso com um revestimento do tubo). Os métodos desenvolvidos para instalar revestimentos de tubo termoplásticos incluem o revestimento por molde, a utilização de rolos de determinados tamanhos e tensão do revestimento para reduzir o diâmetro do revestimento do tubo
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7/70
p.ex., a Patente
Norte-Americana 6.240.612), e o método “dobrar e formar em que o revestimento redondo é dobrado em um “ C “H “W, “U ou outro formato para inserção
p.ex., as
Patentes Norte-Americanas envolvendo
4.985.196; 4.998.871 a utilização de tais bem documentados na literatura da [007] Outro produto de e 6.058.978). Os pedidos revestimentos de tubo são indústria.
revestimento de tubo bemconhecido e método para reabilitação de oleodutos é o membro de tubo composto enrolável flexível, porém rígido, que pode ser puxado ou de outro modo inserido em um tubo central. O tubo composto enrolável é de diâmetro significativamente menor do que o tubo central para permitir que ele seja instalado. Este tubo e método de instalação podem fornecer a classificação aumentada da pressão do oleoduto e a resistência aumentada à corrosão interna e externa, porém podem resultar em uma redução significativa no diâmetro interno efetivo do tubo central.
Isto resulta em um aumento nos custos operacionais do oleoduto.
Uma limitação significativa adicional deste produto é a dificuldade do transporte rodoviário dos tamanhos do tubo enrolávelrígido maiores do que cerca de 101,60 mm em diâmetro em comprimento contínuo suficiente para ser custo-eficiente (vide, p.ex., as
Patentes
Norte-Americanas
3.769.127;
4.053.343,
5.755.266; 5.828.003 e 6.065.540).
[008] Outro produto de revestimento do tubo documentado bem-conhecido e método para a reabilitação dos oleodutos o tubo termoplástico reforçado que pode ser inserido ou de outro modo puxado em um tubo central.
Este produto tipicamente consiste em um revestimento
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8/70 termoplástico extrusado que é reforçado através de fibra ou fitas que são protegidas por um invólucro. Este tubo relativamente flexível, porém rígido, e o método podem fornecer classificação aumentada de pressão do oleoduto e resistência aumentada à corrosão interna e externa, porém pode resultar em uma redução significativa no diâmetro interno efetivo do tubo central, e em custos operacionais aumentados do oleoduto. Outra limitação deste método é a dificuldade de transporte rodoviário de tamanhos do tubo rígido maiores do que cerca de 101,60 mm em diâmetro em comprimento contínuo suficiente para ser custo-efetivo (vide, p.ex., as Patentes Norte-Americanas 2.502.638; 4.000.759; 4.384.595; 5.072.622 e 6.305.423).
[009] O tubo de plástico reforçado de estrutura de fibra está geralmente disponível em uma variedade de formas, incluindo produtos de comprimento discreto em que um comprimento específico de tubo, p.ex., 9,144 m, é produzido e os produtos de comprimento contínuo, frequentemente mencionados como “Tubo Composto Enrolável ou “SCP. Um tipo comum de SCP utiliza um revestimento de polímero ou tubo de núcleo reforçado por camadas de estruturas de fibras em uma matriz de polímero, p.ex., epóxi ou poliéster, vide, p.ex., as Patentes Norte-Americanas 6.782.932, 5.933.945, 5.921.285, 4.384.595, 4.142.352 e 4.120.324. Outro tipo comum de SCP possui um revestimento de polímero ou tubo de núcleo reforçado por estruturas de fitas ou fibras utilizando um processo orbital em que o material é puxado a partir de bobinas ou rolos que se movimentam em órbitas em um revestimento de polímero conforme é traduzido através do mecanismo; vide, p.ex., as Patentes Norte-Americanas
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9/70
2.502.638, 3.616.072, 4.259.139 e 4.495.018 e a Pub.
do
Pedido de Patente Norte-Americano N° 20040144440,
N° de
Série Norte-Americano 351.350, depositado em 27 de j aneiro de 2003.
presente invenção, em pelo menos determinadas configurações, revela revestimentos de tubo, métodos para fabricá-los, métodos para instalá-los, e tubo revestido ou oleodutos com um revestimento multicomponente e, em um aspecto, um sistema de sensor de fibra ótica e/ou um sistema de comunicação, p.ex., um sistema de comunicação de fibra ótica.
[011] Determinados revestimentos de tubo produzidos em conformidade com determinadas configurações da presente invenção são uma estrutura autônoma que é capaz de superar as cargas de instalação e operacionais e, opcionalmente, com dispositivos de sensor redundante e medição embutida para monitorar a integridade de um oleoduto restaurado continuamente.
A presente invenção também revela o tubo revestido oleodutos com capacidade para comunicações/controle através de um sistema de comunicação,
p.ex., um sistema de comunicação de fibra ótica com mecanismo e/ou cabos de fibra ótica, em um aspecto com o mecanismo de coleta e remoção de quaisquer fluidos permeados.
Em determinados aspectos específicos, a presente invenção revela os oleodutos (p.ex., diâmetro relativamente grande) que oleodutos degradados de são restaurados para a especificação original ou quase original sem escavação e sem substituição.
[012] A presente invenção revela, em pelo menos determinados aspectos, uma estrutura de revestimento do tubo
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10/70 de multicomponente leve com alta resistência, porém flexível, que pode ser instalado como um revestimento de tubo autônomo restaurando um tubo ou um oleoduto central para seus parâmetros de desempenho originais (ou próximo) e vida útil original, enquanto fornece proteção aumentada de corrosão interna e externa e proteção aumentada contra dano, p.ex., durante terremotos, acidentes e atos de terrorismo. Em determinados aspectos, um revestimento de tubo “autônomo conforme utilizado no presente é um revestimento de tubo que suporta todas (ou substancialmente todas) as cargas de instalação e operacionais sem assistência.
[013] A presente invenção revela, em pelo menos determinados aspectos, um revestimento com resistência axial suficiente para permitir o revestimento de oleodutos existentes com comprimentos em excesso de diversos metros (p.ex., em excesso de 8.047 metros ou em excesso de
16.093 metros), em um aspecto com instalação de única tração.
[014] A presente invenção revela, em pelo menos determinados aspectos, mecanismo e estrutura dentro de um tubo ou oleoduto para coleta manuseio de fluidos permeados especialmente os gases, que podem de outro modo provocar barreira de pressão para que ela entre em colapso quando pressão do oleoduto for reduzida (e, em alguns casos, repentinamente reduzida) [015]
A presente invenção revela, em pelo menos determinados aspectos, um método para medição monitoramento contínuos da integridade de um oleoduto.
A presente invenção revela, em pelo menos determinados aspectos, mecanismo e sistemas para a operação
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11/70 remota de mecanismos de oleoduto, dispositivos de controle de oleoduto e válvulas de controle.
[017] Em determinados aspectos, a presente invenção revela um revestimento de tubo termoplástico reforçado autônomo de comprimento contínuo com: uma camada de material polimérico; duas ou mais camadas de material de reforço de tecido; um reforço axial [p.ex., fitas axiais (em um aspecto, fitas de fibra) ou palmilhas, ou tubos aplainados, p.ex., em determinados aspectos, fabricado de material com base de fibra de carbono, ou qualquer fibra adequada de alta resistência ou material revelado no presente] para puxar e aumentar a resistência; fibras de estrutura de forma orbital para travar as fitas com relação ao reforço do tecido; opcionalmente, um ou uma série de cabos de fibra ótica; e, opcionalmente, tais cabos cobertos por uma camada protetora, p.ex., uma camada de polímero protetora, que, em determinados aspectos, mitiga o dano de instalação e fornece a estrutura para coleta e remoção de fluidos permeados. Opcionalmente, um revestimento de acordo com a presente invenção inclui uma fina camada de filme termoplástico no interior do invólucro polimérico e/ou em ou uma camada externa de material de reforço de tecido (p.ex., porém sem limitação, ao material SARAN (™) ) . Em determinados aspectos, um revestimento de tubo de acordo com a presente invenção é projetado para serviço a longo prazo (cinquenta anos ou mais) em pressões operacionais permissíveis máximas de até 13.789.514 Pa com fatores de segurança na faixa de 2,8 a 3,8 contra a Ruptura a Curto Prazo.
[018] Em um aspecto especifico, uma primeira camada de um revestimento de tubo de acordo com a presente invenção
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12/70 é uma primeira camada polimérica que é um material de resina termoendurecível modificado ou termoplástico cilíndrico extrusado, tal como, poliolefina, poliamidas, cloretos de polivinil e suas ligas, materiais poliméricos e HDPE que possuem resistência suficiente ao ataque químico e resistência para serem utilizados em aplicações envolvendo o transporte de hidrocarbonetos e água. Tais materiais estão prontamente disponíveis em todo o mundo e possuem ampla utilização no transporte do gás natural, hidrocarbonetos e água. Um cilindro extrusado é produzido em comprimentos longos, porém transportáveis, para facilidade de inspeção e transporte ao local de fabricação. Esses cilindros de comprimento discreto de material polimérico são soldados juntos, p.ex., fusão de extremidade soldada, para formar uma barreira de pressão interna de comprimento contínuo para o revestimento do tubo. A solda é realizada utilizando a tecnologia existente em conjunto com, preferivelmente, as técnicas de resfriamento rápido, para aumentar a velocidade do processo. Tanto os colares de solda internos quanto os externos são, opcionalmente, removidos durante o processo, e cada solda está sujeita a um teste de integridade não destrutivo volumétrico de 100%.
[019] A aplicação de pressões internas ao cilindro não reforçado resulta em uma expansão do diâmetro, deste modo, afinando a espessura da parede ao ponto de ruptura, ou a pressão é descontinuada. Os revestimentos de tubo termoplástico extrusados utilizados no passado confiaram na espessura da parede do tubo central para restringir expansão e suportar a pressão aplicada sem danificar revestimento do tubo.
O desenvolvimento do tubo de plástico
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13/70 reforçado demonstrou que o reforço aplicado sobre o revestimento extrusado permite que o tubo resista a pressões mais altas. Em determinados aspectos de um revestimento de acordo com a presente invenção, a primeira camada polimérica possui uma proporção de cilindro fora do diâmetro para espessura da parede, por vezes mencionada como a Proporção Dimensional Padrão (SDR), dentro da faixa de 26 a 36. Esta proporção permite o manuseio do cilindro sem deformação, enquanto otimiza a flexibilidade desejada do revestimento do tubo.
[020] O reforço adicionado ao cilindro de primeira camada do revestimento do tubo é de duas ou de pelo menos duas camadas de tecido (preferivelmente, porém não necessariamente, tecido unidirecional) aplicadas sob tensão e, em um aspecto, em ângulos essencialmente iguais, porém opostos (isto é, mais e menos o mesmo o ângulo, com relação ao eixo do revestimento de tubo). Em determinados aspectos, cada camada de reforço do revestimento de tubo é de uma largura única de tecido. Cada largura do tecido pode ter diversas espessuras individuais de material de reforço. Em determinados aspectos, o material utilizado é um dos diversos materiais de fibra de reforço avançados comumente mencionados como “materiais balísticos ou “material balístico de polietileno de cadeia estendida. Este material é leve, exibe uma resistência específica, alta rigidez específica, baixo prolongamento ou estiramento, e é semelhante, em alguns aspectos, ao material de revestimento interno.
[021] Em determinados aspectos, a largura do tecido é determinada pela relação:
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14/70
Cobertura = WN / nDcos0 em que W é a largura do tecido, N é o número de camadas de tecidos, D é o diâmetro externo do revestimento de tubo e 0 é o ângulo de enrolamento do tecido. N = 1 para uma camada. Por exemplo, em um caso específico:
Cobertura = W / nDcos0 para N = 1.
Para 100% de cobertura: Cobertura = 1,00 e Cos 0 = largura/D p.ex., para um revestimento de tubo com
D = 114,30 mm e
Largura = 203,20 mm então Cos 0 = 203,20/(3,1416) (114,30) = 0,5659 e 0 =
55,53° .
[022] Para determinados aspectos da presente invenção, a cobertura desejada é de 100 por cento e o valor nominal das faixas está entre 50 e 85 graus, p.ex., em um aspecto, 54,7 graus. O diâmetro externo do revestimento de tubo aumenta com cada camada de reforço resultante em um aumento exigido na largura do tecido para cada camada. Com múltiplas camadas de tecido com larguras relativamente menores, 100% da cobertura ainda pode ser atingido. (No exemplo acima, utilizando duas camadas - N = 2 - e largura do tecido de 101,60 mm, a mesma cobertura é atingida. Para determinados aspectos da presente invenção, o ângulo pode ser ajustado levemente para produzir a cobertura de 100% utilizando uma única largura de tecido. Em um aspecto, um revestimento de poliolefina fino (p.ex., uma camada 10 conforme descrita abaixo) resiste à pressão até que o reforço torne-se carregado e o aumento adicional na pressão seja transferido ao reforço. Esta transferência no
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15/70 carregamento aparenta ocorrer em aproximadamente um terço da pressão operacional permissível máxima.
[023] Devido aos materiais de construção possuírem coeficientes extremamente baixos de fricção, a primeira camada de reforço é, opcionalmente, localmente ligada ao revestimento interno e a(s) camada(s) de reforço é/são ligadas entre si, p.ex., utilizando qualquer adesivo adequado, p.ex., uma cola ou adesivo de cura rápida e/ou fita. A ligação ocorre em uma, duas, três, quatro ou mais faixas axiais estreitas independentes (ou quantidades intermitentes da cola ou do adesivo) igualmente espaçadas na circunferência do substrato. Em determinados aspectos, a largura total das faixas axiais compõe mais do que 10% da circunferência do revestimento interno (cilindro de primeira camada). A ligação limitada é utilizada para manter a flexibilidade do revestimento de tubo enquanto retém os reforços no local durante a instalação e operações subsequentes de fabricação.
[024] Para permitir longos comprimentos do revestimento de tubo inventivo a ser instalado utilizando uma única tração, em determinados aspectos, um ou uma pluralidade, p.ex., entre 2 e 8 fitas, palmilhas ou tubos (p.ex., fita de fibra de carbono) são espaçados em volta e sobre o reforço de tecido e ligados à superfície, p.ex., utilizando um adesivo de cura rápida. Um segundo conjunto de camada (e, em um aspecto, um terceiro) de fitas poderá, opcionalmente, ser instalado sobre o primeiro. O número real de fitas variará dependendo do diâmetro do revestimento de tubo e resistência extensível desejada. Em determinados aspectos, a fita utilizada é uma fita de fibra unidirecional
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16/70 de quase 100% produzida a partir de fibras de carbono de alta resistência de alto módulo. Em determinados aspectos, a fita de fibra relativamente rígida é utilizada com um material de matriz (p.ex., epóxi ou material semelhante). Em determinados aspectos, nenhuma matriz ou material de preenchimento é utilizado e as fitas são macias e flexíveis. Em determinados aspectos, grupos de fibras ou estopas variam
de 12.000 a 50.000 filamentos e múltiplas estopas são
utilizadas. As fibras podem ser costuradas juntas. Cada uma
das fitas de tração é colocada no tubo, p.ex., em uma
posição substancialmente axial ou de zero grau com relação ao eixo do revestimento de tubo. Em determinados aspectos, o ângulo real com relação ao eixo será na faixa de 0 a 10 graus. Em um aspecto, as fitas de tração são configuradas e localizadas de modo que, quando um revestimento concluído for dobrado, p.ex., em um formato de C, para inserção em um tubo, as fitas de tração ajudem a manter o revestimento no formato de C durante tal inserção.
[025] Em uma configuração, com as fitas instaladas, as estopas de fibra de material balístico de alta resistência são enroladas de forma orbital sobre as fitas de modo a segurá-las no local. Este invólucro excedente não precisa fornecer 100% de cobertura. Em determinados aspectos, o ângulo das estopas é de ± 54,7° nominalmente e na faixa de 50° a 80°. As estopas de fibra são utilizadas para ajudar a fixar a relação das fitas de fibra com o reforço e garantir que o baixo coeficiente do tecido de fibra balístico e a fita não permitam o movimento relativo entre os dois. A fixação da relação entre o tecido de reforço e as fitas de fibra de carbono (ou palmilhas ou
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17/70 tubos) garante que ambas as compressões de material na mesma ou substancialmente na mesma taxa forneçam resistência extensível adicional para tração, e permitam maior carga em arco do tecido.
[026] Com o reforço no local, os componentes de sistemas de comunicações, monitoramento e medição são, opcionalmente, ligados à superfície do tubo. Este sistema tem a intenção, em determinados aspectos, de permitir o monitoramento com base contínua ou intermitente conforme determinado pelo operador do oleoduto. O sistema é um sistema de fibra ótica. Em determinados aspectos, este sistema é anexado ao tubo como uma fita termoplástica contínua, com cada fita incluindo dois cabos de fibra ótica (um para temperatura, um para compressão) ou quatro cabos de fibra ótica (dois mais dois cabos adicionais para redundância). Metade dos cabos de fibra ótica é ainda incluída dentro um espaço nulo tubular no qual os cabos são colocados. A outra metade é embutida dentro do material termoplástico. O sistema de monitoramento, em um aspecto, possui um mínimo de tal fita e, em um aspecto, possui pelo menos duas de tais fitas localizadas em 90° entre si e colocadas no tubo axialmente e/ou helicoidalmente. Os cabos de fibra ótica incluídos dentro do tubo são projetados para permitir medições de temperatura distribuídas em grandes distâncias. Somente um cabo de fibra ótica é exigido para medição de temperatura, o(s) outro(s) é/são redundante(s) e pode(m) ser utilizado(s) para substituir um cabo danificado, se e quando necessário. Em um aspecto, os sensores de fibra ótica responderão às alterações localizadas na temperatura com uma exatidão de cerca de 2,22°C e localizarão a posição
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18/70 da anormalidade de temperatura dentro de cerca de 1,829 m. As alterações na temperatura refletem um vazamento ou vazamento iminente. Metade do(s) sensor(es) de fibra ótica embutido(s) dentro da fita termoplástica é utilizada para medir as compressões localizadas ao longo do comprimento do tubo. Novamente, somente um único cabo de fibra ótica é exigido para esta medição, os outros são fornecidos para redundância. O sensor de compressão, em um aspecto, é embutido na fita que é ancorada à parede de revestimento do tubo. As alterações no nível de compressão do revestimento de tubo são medidas para uma exatidão de compressão de cerca de 20 με (micro-deformação) e a posição de anormalidade está localizada dentro de uma pequena faixa, p.ex., dentro de cerca de 1,829 m. Os dados deste sensor, correlacionados aos dados de teste a longo prazo (p.ex., a partir da análise de
regressão, p. ex. , de um teste ASTM D 2992, permitem uma
determinação da integridade do revestimento de tubo
continuamente e ainda permitem que a ação corretiva seja
tomada antes da ocorrência de uma falha ou de um incidente.
[027] Além do sistema de monitoramento, os cabos adicionais de fibra ótica podem ser fornecidos, de acordo com a presente invenção, para utilização em um sistema de controle e comunicações. Esses cabos de fibra ótica podem ser incluídos dentro das fitas mencionadas ou dentro de fitas separadas. Tal sistema com esses cabos de fibra ótica fornece uma função de comunicações e controle a ser utilizado para interface com um sistema de controle/monitoramento, remoto ou no local, p.ex., um sistema de aquisição de dados e controle supervisor de oleoduto (SCADA) para operar controladores
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19/70 dispositivos de oleoduto. As válvulas de oleoduto, externas ao revestimento de tubo de acordo com a presente invenção, podem ser controladas utilizando esses cabos. Em um aspecto, as linhas de comunicações e sensores são integradas através de um sistema operacional existente para fornecer ao controle as indicações de problemas em potencial, alarmes automáticos e/ou paralisação do oleoduto ou de mecanismos no mesmo.
[028] O reforço e pacote do sistema de monitoramento são, opcionalmente, protegidos por um invólucro polimérico ou envoltório que, em um aspecto, é formado a partir de uma lâmina de material cuja largura é aproximadamente a mesma da circunferência de um revestimento de tubo reforçado fabricado,
p.ex., de poliolefina, náilon, cloreto de polivinila (PVC) , polietileno de alta densidade e semelhantes.
A lâmina, em um aspecto, é enrolada para formar um cilindro contínuo que se ajusta firmemente em volta do tubo e é soldada a si mesma para impedir a incursão de fragmentos e/ou fluidos.
O invólucro está sobre os pacotes de fibra ótica para protegê-los de desgaste e dano de manuseio durante a dobra e tração ao tubo central.
Alternativamente, um invólucro é feito pelo revestimento da estrutura com uma camada de plástico ou material semelhante,
p.ex., porém sem limitação, poliuretano , p.ex., poliuretano
S-355 da IR
Products. Tal material pode ser pulverizado, extrusado com um extrusador de cruzeta ou pintado.
Esta colocação resulta em um espaço anular entre o reforço do tubo e o interior da lâmina de invólucro devido à presença em tal local dos sensores de fibra ótica.
Os espaçadores são, opcionalmente, colocados entre as fitas
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20/70 de sensor conforme necessário para sustentar o invólucro (p.ex., espaçadores separados feitos de plástico, madeira, material termoendurecível ou termoplástico extrusado ou espaçadores que são integrais a um invólucro) . Adicionalmente, em determinados aspectos, esses espaçadores são, opcionalmente, formados de modo a permitir o acúmulo de fluidos permeados a partir do fluido de fluxo a ser aspirado em uma porta de ventilação externa de modo que não exista acúmulo de pressão que possa resultar em dano ao revestimento do tubo. O monitoramento da quantidade de fluido removido e/ou pressão aliviada fornece uma indicação adicional da integridade do revestimento de tubo.
[030] A presente invenção reconhece e direciona os problemas previamente mencionados e necessidades antigas, bem como fornece uma solução a tais problemas e um cumprimento satisfatório dessas necessidades em suas várias configurações possíveis e seus equivalentes. Para alguém com habilidade na técnica, que possui o benefício das realizações, ensinamentos, revelações e sugestões desta invenção, outras finalidades e vantagens serão apreciadas a partir da seguinte descrição das configurações preferidas, fornecidas para fins de revelação, quando considerada em conjunto com os desenhos anexos. O detalhe nessas descrições não tem a intenção de contrariar o objeto desta patente para reivindicar esta invenção, não importando como os outros possam mascarar posteriormente a mesma através de alterações na forma ou adições de melhorias adicionais.
[031] Uma descrição mais específica das configurações da invenção brevemente resumida acima poderia ser feita pelas referências às configurações que são
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21/70 mostradas nos desenhos que formam parte desta especificação. Esses desenhos ilustram determinadas configurações preferidas e não devem ser utilizados para limitar inadequadamente o escopo da invenção que possa ter outras configurações igualmente equivalentes ou efetivas.
[032] A figura 1é uma visão em seção cruzada de um revestimento de acordo com a presente invenção.
[033] As figuras 2-5 são visões laterais dos componentes do revestimento da figura 1.
[034] As figuras 6, 7, 7A, 8, 9, 12 e 14 são visões em seção cruzada dos componentes de um revestimento conforme na figura 5.
[035] A figura 10 é uma visão em seção cruzada de um cabo de fibra ótica da técnica anterior.
[036] As figurasllA e 11B são desenhos esquemáticos de sistemas utilizados com revestimentos de acordo com a presente invenção.
[037] A figura 13 mostra formatos para espaçadores de acordo com a presente invenção.
[038] A figura15 é uma visão esquemática de um
método para produzir um revestimento de acordo com a
presente invenção.
[039] A figura16A é uma visão em perspectiva de um
sistema de acordo com a presente invenção.
[040] A figura 16B é uma visão explodida de parte do sistema da figura 16A.
[041] A figura 16C é uma visão ampliada de parte do sistema da figura 16A.
[042] A figura 16D é uma visão ampliada de parte do sistema da figura 16A.
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ΊΊΠ0
[043] A figura 16E é uma primeira visão lateral de
parte do sistema da figura 1 6A.
[044] A figura 16F é uma visão superior de parte do
sistema da figura 16A;
[045] A figura 16G é uma visão frontal de parte do
sistema da figura 16A.
[046] A figura 16H é uma segunda visão lateral de
parte do sistema da figura 16A.
[047] A figura 17A é uma visão em perspectiva de uma haste concêntrica do sistema da figura 16A.
[048] A figura 17B é uma visão explodida em perspectiva de uma haste concêntrica da figura 17A.
[049] A figura 18A é uma visão em perspectiva de um núcleo de divisão do sistema da figura 16A.
[050] A figura 18B é uma visão frontal do núcleo de divisão da figura 18A.
[051] A figura 19A é uma visão em perspectiva de uma montagem do braço de deflexão do sistema da figura 16A.
[ 052] A figura 19B é uma primeira visão lateral da
montagem da figura 19A.
[ 053] A figura 19C é uma visão posterior da
montagem da figura 19A.
[ 054] A figura 19D é uma visão frontal da montagem
da figura . 19A.
[ 055] A figura 19E é uma segunda visão lateral da
montagem da figura 19A.
[ 056] A figura 19F é uma visão superior da montagem
da figura . 19A.
[ 057] A figura 19G é uma visão inferior da montagem
da figura 19A.
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23Π0 [058] A figura 19H montagem da figura 19A.
[059] A figura 20A ilustra um caminho do materi [060] A figura 20B da figura 20A.
[061] A figura 20C ilustra um caminho do materi [062] A figura 20D da figura 20C.
[063] A figura 21A parte do sistema da figura operação.
[064] A figura 21B parte do sistema da figura operação.
[065] A figura 21C parte do sistema da figura operação.
[066] A figura 21D parte do sistema da figura operação.
[067] A figura 21E parte do sistema da figura operação.
[068] A figura 21F parte do sistema da figura operação.
é uma visão em perspectiva da é uma visão em perspectiva que al para o sistema da figura 16A.
é uma visão superior do caminho é uma visão em perspectiva que al para o sistema da figura 16A.
é uma visão superior do caminho é uma visão em perspectiva de 16A, mostrando uma etapa em sua é uma visão em perspectiva de 16A, mostrando uma etapa em sua é uma visão em perspectiva de 16A, mostrando uma etapa em sua é uma visão em perspectiva de 16A, mostrando uma etapa em sua é uma visão em perspectiva de 16A, mostrando uma etapa em sua é uma visão em perspectiva de 16A, mostrando uma etapa em sua
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Ί4Π0 [069] A figura 21G é uma visão em perspectiva de parte do sistema da figura 16A, mostrando uma etapa em sua operação.
[070] A figura 21H é uma visão em perspectiva de parte do sistema da figura 16A, mostrando uma etapa em sua operação.
[071] A figura 21I é uma visão em perspectiva de parte do sistema da figura 16A, mostrando uma etapa em sua operação.
[072] Um revestimento de tubo 12 de acordo com a presente invenção, conforme mostrado na figura 1, possui uma primeira camada interna 10 (a qual quando formada é um cilindro oco, em um aspecto, um cilindro deformável/reformável), uma segunda camada 20, uma terceira camada 30, filamentos de fibra 40, espaçadores 50, cabos de fibra ótica 60 e um invólucro 70.
[073] Conforme mostrado nas figuras 1 e 2, a primeira camada 10 é um membro geralmente cilíndrico feito de material flexível suficientemente forte para sustentar as outras camadas e componentes e suficientemente flexível para ser comprimido, deformado e reformado. Em um aspecto específico, a primeira camada 10 é HDPE extrusado (p.ex., qualquer grau adequado; p.ex., PE 3408, PE 100), com uma proporção de diâmetro externo para espessura da parede SDR de cerca de 32,5 na forma cilíndrica oca. Em determinados aspectos, o tubo revestido é de 101,6 a 762 mm em diâmetro externo e, em outros aspectos, o tubo que é revestido é de tamanho padrão (tamanho de tubo de ferro ou IPS) e possui um diâmetro externo de 152,4 a 406,4 mm. Em um aspecto específico, comprimentos de 15,24 m de tais primeiras
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25/70 camadas estão comercialmente disponíveis. Em determinados aspectos, um material termoplástico resistente a fluido é utilizado para a primeira camada que resiste aos fluidos sendo transportados através de um oleoduto ou tubo. Material NYLON 6 (™), material RILSAN (™), material NYLON 11 (™) ou outro material termoplástico adequado poderia ser utilizado para a primeira camada.
[074] Em determinadas configurações, os comprimentos da primeira camada 10 são soldados juntos no local em uma localização em que o revestimento 12 deve ser instalado dentro de um tubo ou oleoduto. Em um aspecto, os comprimentos da primeira camada 10 são soldados por fusão de extremidade e, enquanto as soldas ainda estão quentes, os colares são aplainados e/ou removidos tanto fora quanto dentro da camada 10. Opcionalmente, a área soldada é testada no local para integridade, p.ex., porém sem limitação, com conhecido mecanismo de teste ultrassônico.
[075] Conforme mostrado nas figuras 1 e 3, a primeira camada 10 é envolta com a segunda camada 20, a qual é uma camada de material para fortalecimento do revestimento
12. Os materiais adequados para a segunda camada 20 incluem o tecido com fibras HMPE altamente orientadas (HMPE: polietileno de alto peso molecular); ou Polietileno de ultra-alto peso molecular (UHMPE); material SPECTRA (™); material KEVLAR (™) ; material ARAMID (™) ; material VECTRAN (™); material de polímero de cristal líquido (LCP); material DYNEEMA (™) ; material TWARON (™) ; material TECHNORA (™); material de reforço de fibra, p.ex., fibras de carbono, fibras de vidro e/ou fibras hibridas; tecido feito de fibras de carbono e/ou fibras de vidro; e tecido feito de fibras de
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26/70 carbono e fibras de SPECTRA (™) . Em determinados aspectos específicos, o material SPECTRA (™), comercialmente disponível da HoneywellCompany, é utilizado devido à sua proporção peso para volume de 968,80 kg/m3. Em determinados aspectos específicos, o material de para-aramida comercialmente disponível é utilizado e possui uma proporção de peso para volume de 1.411,68 kg/m3. Em determinados aspectos específicos, o material reforçado de fibra de carbono comercialmente disponível é utilizado e possui uma proporção de peso para volume de 1.411,68 kg/m3. A espessura das camadas 20 e 30, em determinados aspectos, varia de 0,254 e 6, 096 mm e, em um aspecto específico, é de 0, 6096 mm. Em um aspecto, a camada 20 e/ou a camada 30 são de polietileno de alto peso molecular altamente orientado (“HMWPE).
[076] A segunda camada 20 é envolta sobre a primeira camada 10, em determinados aspectos, em um ângulo envoltório (ou ângulo de rotação) entre 45 graus e 85 graus. Em outros aspectos, esse ângulo envoltório é de 50 graus a 60 graus e, em um aspecto específico, esse ângulo é de 54,7 graus. Conforme mostrado na figura 3, o ângulo envoltório é designado como “mais para indicar sua orientação com relação a um eixo longitudinal A da camada 10 e o ângulo envoltório é de 56 graus. As bordas de cada envoltório são unidas pela extremidade contra as bordas dos envoltórios adjacentes, então nenhuma parte da segunda camada se sobrepõe (vide, p.ex., união pela extremidade indicada pela seta W, figura 3). Alternativamente, uma sobreposição mínima é utilizada; ou existe um intervalo G, conforme mostrado na figura 3. Cada envoltório da camada 20 possui uma largura
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27/70
H). Opcionalmente, uma, duas, três, sete, oito ou mais fitas, faixas ou quatro, cinco, seis, linhas de adesivo ou cola 21 são aplicadas no revestimento
10. Deve ser entendido que toda a camada 20 pode, de acordo com a presente invenção, ser envolvida em volta da camada 10 sem nenhum intervalo entre as bordas do envoltório;
com uma sobreposição de algumas bordas; com um intervalo entre todas as bordas de envoltório adjacentes;
ou com uma combinação de intervalo entre algumas bordas, sobreposição de algumas bordas e/ou nenhum intervalo entre as outras.
Em determinados aspectos em que a camada 20 (e/ou a camada 30 discutida abaixo) possui fibras unidirecionais (orientadas no mesmo ângulo ou na mesma direção), a camada 20 é aplicada de modo que as fibras são orientadas geralmente em um ângulo ao eixo longitudinal A, em um aspecto, no mesmo ângulo que o ângulo envoltório. Ao utilizar nenhuma tal sobreposição, o diâmetro efetivo geral do revestimento 12 é reduzido. Alternativamente, a segunda camada 20 é envolta com espaço entre as bordas envoltórias adjacentes, ao invés das bordas de união de extremidade entre si, o que também resulta em nenhuma sobreposição. Em alguns tais aspectos, o espaço entre as bordas envoltórias adjacentes não é maior do que 3% da área de superfície do revestimento total.
[077] Opcionalmente, conforme mostrado nas figuras e 6, uma ou mais linhas ou faixas de cola, adesivo ou fita 21 podem ser aplicadas à primeira camada 10, seja intermitentemente ou de uma extremidade da primeira camada 10 à outra, seja em linhas retas (conforme mostrado) ou envoltas sobre a primeira camada 10, de modo a inibir ou impedir o deslizamento da segunda camada 20 na primeira
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28/70 camada 10. Em uma configuração em que o material de fibra SPECTRA (™) é utilizado com fibras de carbono axiais, essas linhas 21 fixam as fibras de carbono axiais às fibras SPECTRA (™) , de modo que as duas funções na mesma taxa de compressão permitem que as fibras de carbono fortaleçam o tecido. Em determinados aspectos, um tipo de cianoacrilato modificado comercialmente disponível de cola é utilizado, da LoctiteCompany, para as linhas 21. Conforme mostrado na figura 6, quaisquer das linhas 21 são utilizadas; porém qualquer número desejado (p.ex., 1, 2, 3, 5, 10, etc.) pode ser utilizado. Em um aspecto, as linhas 21 são pulverizadas. Em determinados aspectos, as linhas 21 (e 31) são aplicadas de modo que o revestimento 12 ainda seja suficientemente flexível permitindo que possa ser deformado e reformado conforme desejado. Em um aspecto, dois, três, quatro, cinco ou mais pares de duas linhas são utilizados de forma separada em volta da circunferência. Em determinados aspectos, a(s) fita(s) 21 é/são aplicada(s) através da(s) máquina(s) de envoltório, que em um aspecto, é/são máquinas de envoltório concêntricas e, alternativamente, pode(m) ser máquinas de envoltório orbital. Em determinados aspectos, com tubulares de diâmetro relativamente grandes, as máquinas múltiplas são utilizadas para aplicar fitas múltiplas lado a lado, para formar uma camada.
[078] Conforme mostrado nas figuras 1, 4 e 7, a terceira camada 30 é envolta sobre a segunda camada 20 e pode ser envolta em quaisquer dos modos descritos para a segunda camada 20 e pode ser material, conforme descrito para a segunda camada 20, com ou sem linhas, etc., 21 na camada 20, conforme descrito para a camada 10. Em um
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29/70 aspecto, tanto a segunda camada 20 quanto a terceira camada 30 são de material SPECTRA (™) com cerca de 0, 6096 mm de espessura. Em determinados aspectos, a terceira camada 30, conforme mostrado na figura 4, é envolva em um ângulo envoltório oposto àquele da segunda camada 20 (designado como “menos para ilustrar sua orientação com relação ao eixo A e em uma direção oposta àquela da camada 20; e, conforme mostrado em um ângulo envoltório ou de rotação de menos 54 graus). Da mesma forma, conforme mostrado na figura 7 (não em escala) em uma visão de extremidade, as linhas 31 (semelhante às linhas 21) podem ser utilizadas entre a segunda camada 20 e a terceira camada 30.
[079] Conforme mostrado nas figuras 1, 5 e 8, um, dois, três, quatro, cinco, vinte, trinta, trinta e seis, quarenta ou mais filamentos de fibra (ou “estopas) são utilizados, p.ex., envoltos na terceira camada 30 (e/ou na camada 20 e/ou nas fitas 50) para fortalecer o revestimento 12 e para facilitar sua integridade enquanto está sendo puxado em um oleoduto. Qualquer fibra adequada pode ser utilizada. Está dentro do escopo da presente invenção aplicar filamentos ou estopas 40 em diferentes ângulos envoltórios em um revestimento 12. Os filamentos 40a são em um ângulo envoltório positivo um ângulo envoltório negativo.
[080] Em determinados
filamentos 40 são estopas
disponíveis, que são envoltos
fibras 40 coladas ou de outro e os filamentos 40b estão em aspectos específicos, os de fibra comercialmente no revestimento 12. Com as modo aderidas no local, as fibras 40 e os componentes restantes formam um único corpo integral que pode reagir e suportar a compressão, de modo
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30/70 que o arrastamento (movimento indesejado) da terceira camada 30 seja reduzido e as cargas axiais no revestimento 12 sejam parcialmente absorvidas pelas fitas 50, deste modo, reduzindo o filamento nas outras camadas.
[081] Opcionalmente, conforme mostrado nas figuras 1, 5 e 8, as fitas 50 (ou palmilhas ou tubos) (ou pilha de duas, três ou mais fitas 50) podem ser aplicadas à terceira camada 30. Opcionalmente, um ou dois filamentos 40 são aplicados sobre a camada 20, sobre a camada 30 e/ou sobre as fitas 50. Os filamentos 40, quando utilizados sobre as fitas 50, fixam as fitas 50 às camadas mais baixas. Em um aspecto específico, uma primeira fita ou primeiras fitas 50 são aplicadas na camada 30, então uma camada de filamentos 40 (descrito acima) fixa as fitas 50 no local. Então, uma ou mais fitas adicionais 50 são aplicadas sobre os filamentos 40 e filamentos adicionais (um ou mais) 40 fixam as fitas adicionais 50 no local. Essas fitas 50 também otimizam a capacidade do revestimento 12 ser puxado em um oleoduto. Em um aspecto específico, a fita 50 é a fita de fibra de carbono, cerca de 38,10 mm de largura, cerca de 1,016 mm de espessura, e oito tais fitas 50 são utilizadas espaçadas de forma igual em volta da circunferência do revestimento e estendendo-se em linhas retas a partir de uma extremidade das mesmas à outra (ou 4 pares de 2 fitas empilhados um sobre o outro são utilizados). As fitas 50 (e as fibras 40) podem ser igualmente espaçadas em volta da circunferência do revestimento ou não; p.ex., as figuras 8 e 9 mostram uma visão em seção cruzada com espaçamento específico para as fitas 50. O espaçamento para as fitas 50, conforme mostrado na figura 9, facilita a manutenção de um revestimento
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31/70 dobrado 12 (passível de inserção em um tubo ou linha de tubo) em um formato geral C, conforme descrito abaixo (vide figura 14) .
[082] Conforme mostrado nas figuras 1 e 9, os cabos de fibra ótica 60 (um, dois, três, quatro, cinco, seis ou mais) são aplicados nas fibras 40. Está dentro do escopo da presente invenção aplicar o(s) cabo(s) de fibra ótica às camadas 10, 20 e/ou 30 e/ou nas fitas 50 e/ou abaixo de um invólucro semelhante ao invólucro 70. Quaisquer cabos de fibra ótica adequados conhecidos podem ser utilizados, incluindo os cabos SmartProfile (™) da Smartec S/A Company. Em um aspecto específico, um cabo de fibra ótica SmartProfile (™) 61 é utilizado conforme mostrado na figura
10, que possui um corpo 62, p.ex., feito de HDPE que envolve um ou pelo menos dois cabos de fibra ótica 63, 64 no material de preenchimento 69 dentro de um espaço central 65 e dois cabos de fibra ótica adicionais 66, 67. Qualquer um ou ambos os cabos 63, 64 são utilizados para medir a temperatura no revestimento 12 e qualquer um ou ambos os cabos 66, 67 são utilizados para medir a compressão. As medições de temperatura fornecem informações referentes aos vazamentos no revestimento 12, tanto com relação à existência de um vazamento e quanto à sua localização (medições de temperatura e compressão são realizadas nos sistemas da técnica anterior com cabos na parte externa de um tubo, p.ex., um tubo de aço). Qualquer cabo 63 ou 64 pode ser excluído, porém o fornecimento de tais dois cabos fornece a redundância no caso em que quaisquer deles falhar.
[083] A figura 11A mostra esquematicamente um sistema 100 de acordo com a presente invenção para receber,
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32/70 processar e transmitir as informações com base nos sinais a partir dos cabos de fibra ótica. Um oleoduto (ou tubo) 110 possui um revestimento 112 (semelhante ao revestimento 12 descrito acima ou semelhante a qualquer revestimento de acordo com a presente invenção) com um sistema de fibra ótica 114 conforme descrito acima com os cabos de fibra ótica 160 (semelhante aos cabos 60 descritos acima). O oleoduto 110 possui uma variedade de mecanismos e dispositivos associados ao oleoduto 104 (dois mostrados esquematicamente), cada um com um operador ou controlador 106. Em um aspecto específico, o oleoduto 110 possui uma pluralidade de mecanismos 104, que são válvulas que seletivamente controlam o fluxo de fluido através do oleoduto, e cada válvula possui um controlador 106, que está em comunicação operacional com o sistema de fibra ótica 114. Um sistema de medição 120 fornece uma interface de comunicações entre o oleoduto 110 e um sistema de controle 130 (p.ex., uma sala de controle do operador de oleoduto com um sistema SCADA 136). O sistema SCADA 136 inclui um sistema de computador 138 que recebe sinais digitalizados a partir do sistema 120, que converteu os sinais análogos a partir do oleoduto 110 na forma digital) indicativo da temperatura e/ou compressão ao longo do comprimento do oleoduto 110. Qualquer um dos sistemas 120 ou 138 possui um meio programável programado para anotar uma anomalia ou pico, seja na temperatura ou na compressão, ou ambas. Tal anomalia ou pico pode indicar um vazamento em potencial (pico de temperatura) ou uma condição de tensão excedente em potencial ou falha de revestimento iminente (pico de compressão) no oleoduto. Em um aspecto, o sistema 130 ativa
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33/70 um alarme ou sistema de alarme 140 quando uma válvula de alarme para temperatura, compressão, ou ambas, é atingida. Em um aspecto específico, cada um dos mecanismos 104 é uma válvula de oleoduto; um alarme é fornecido pelo sistema 140 em resposta aos sinais a partir do sistema 114 (temperatura ou compressão, ou ambos, medida e indicando um vazamento em uma localização entre as válvulas 104), 120, 130; os controladores 106 em cada válvula 104 são ativados para fechar ambas as válvulas 104; e ambas as válvulas 104 são fechadas, isolando o comprimento do oleoduto 110 entre as válvulas.
[084] A figura 11B ilustra esquematicamente uma configuração específica de um sistema 120 (p.ex., um Modelo DiTest Modelo STA 201 comercialmente disponível da Smartec S/A company) conectado a um oleoduto 110. Os cabos de fibra ótica 160a, 160b estão em loop, conforme demonstrado ou terminados com uma extremidade refletiva (conforme possa ser feito com qualquer cabo de qualquer sistema no presente). Em um aspecto, ao invés de colocar em loop o cabo, um espelho é fornecido na extremidade dos cabos 160a, 160b para que o feixe volte no mesmo cabo. Conforme mostrado na figura 11B, o sistema de medição da técnica anterior 120 é, de acordo com a presente invenção, utilizado com o oleoduto 110. O sistema de medição 120 envia um sinal (p.ex., um feixe de laser) para e através do cabo de fibra ótica superior 160a e recebe um sinal de volta através do cabo de fibra ótica inferior (conforme mostrado na figura 11B) 160b. O sistema
120 alimenta os sinais nos cabos de fibra ótica; monitora os sinais de retorno; processa os sinais de retorno (incluindo conversão de A/D); produz sinais digitais indicativos dos
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34/70 parâmetros medidos (temperatura e/ou compressão do oleoduto 110), p.ex., sensibilidade da temperatura dentro de 2,22°C e/ou sensibilidade de compressão dentro de 0,002%.
[085] É antiga e bem-conhecida a utilização de ranhuras ou recessos 71 em um invólucro 70, conforme mostrado na figura 1 (vide, p.ex., Patente Norte-Americana 6.220.079) . Opcionalmente, um invólucro 70 de acordo com a presente invenção conforme mostrado na figura 1 pode possuir uma, duas, três, quatro, cinco, seis, sete, oito ou mais ranhuras ou recessos interiores 72. Tais ranhuras ou recessos são utilizados dentro de um oleoduto revestido com um revestimento de tubo 12 para fornecer um espaço para reter os gases a partir do fluido corrente através do oleoduto que permeia pelas camadas do revestimento 12.
[086] Opcionalmente, de acordo com a presente invenção, um invólucro 70 é fornecido sem ranhuras 71 e sem ranhuras 72. Conforme mostrado na figura 12, um revestimento de tubo 12a (semelhante ao revestimento de tubo 12) possui um, dois, três, quatro, cinco, seis, sete, oito ou mais espaçadores 15 (dois mostrados) sobre os quais é aplicado um invólucro 70a. O invólucro 70a não possui nenhuma ranhura, interior ou exterior, e espaços 73 formados adjacentes aos espaçadores 15 fornecem um volume que pode ser inserido para ventilar os gases acumulados. Alternativamente, uma ou mais ranhuras semelhantes às ranhuras 72 e/ou semelhantes às ranhuras 71 podem ser utilizadas com o revestimento 12a.
[087] Conforme mostrado na figura 13, os espaçadores 15 podem ser de qualquer formato desejado (formatos 15a - 15h mostrados em seção cruzada) e eles podem ser feitos de qualquer material, incluindo, porém sem
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35/70 limitação ao metal, ligas de metal, metais não condutores, ligas de metal não condutoras, plástico, madeira, fibra de vidro ou composto. Qualquer espaçador oco pode possuir um interior oco, p.ex., interiores 15i, 15k, e um ou mais orifícios de ventilação, p.ex., orifícios 15j ou 15l.
[088] Quando os gases permeiam um revestimento 10 e entram nas ranhuras 71, ranhuras 72 e/ou espaços 73, este gás acumulado é removido a partir dos espaços adjacentes às ranhuras ou a partir dos espaços 73, p.ex., através da aspiração das portas fornecida ao longo de um tubo ou linha de tubo. Tal penetração de gás é reduzida, de acordo com determinadas configurações da presente invenção, pela extrusão conjunta com a primeira camada 10, uma camada fina 17 (mostrada parcialmente, figura 1; abrange todo o comprimento e circunferência do tubo ou oleoduto) do material impermeável (p.ex., 1,524 mm de espessura), que está no lado umedecido (uma lateral interior) da primeira camada 10 e serve como uma barreira de pressão. Em um aspecto, esta camada 17 é material EVOH (copolímero etileno vinil álcool) ou NYLON (™) . Em outro aspecto, para reduzir a permeação do gás, uma camada fina 19 (vide figura 7; p.ex., 1,524 mm de espessura) de HDPE é co-extrusada com a primeira camada 10. A camada 19 possui, opcionalmente, uma pluralidade de nanotubos NT, p.ex., os nanotubos de parede única funcionalizados por toda a camada 19 (vide figura 7A) que inibem a permeação de gás através da primeira camada 10 e que a fortalece. Em um aspecto, por volume, cerca de 1% a 5% de uma camada é feita desses nanotubos; e, em um aspecto específico, cerca de 2%. Opcionalmente, uma camada fina 13 (mostrada em linha pontilhada, figura 1) de material
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36/70 termoplástico, p.ex., porém sem limitação ao envoltório SARAN (™) , é utilizada interiormente do invólucro da primeira camada 10. Opcionalmente, uma camada 15 (semelhante à camada 19) é envolta da ou em uma camada externa de tecido (p.ex., a camada 30, figura 4) para ajudar a manter os componentes no local.
[089] Em determinados materiais e determinados materiais balísticos, p.ex., o material SPECTRA (™) arrastase (p.ex., alonga-se sob o carregamento), o que pode resultar em uma perda de resistência de uma camada geral. Para fortalecer tais camadas e para reduzir o rastejo nas mesmas, uma pluralidade de nanotubos de parede única funcionalizados é adicionada à segunda camada 20 e/ou à terceira camada 30 (e/ou para qualquer outra camada ou componente). A utilização dos nanotubos funcionalizados da NanoRidgeMaterials, Inc. resulta em substancialmente nenhum aumento no peso de uma camada ou de um componente, p.ex., de uma camada 20ou uma camada 40 devido ao seu pequeno tamanho. Em determinados aspectos, por volume esses nanotubos são de cerca 1% a 5% de um componente ou de um volume total da camada e, em um aspecto específico, são de cerca de 2% deste volume total.
[090] Em determinados aspectos para as camadas 10, 20, 30, uma mistura de fibras pode ser utilizada ao invés de utilizar, p.ex., somente fibras de material SPECTRA (™). Por exemplo, as fibras de carbono (20% a 50% por volume) podem ser misturadas com as fibras SPECTRA (™). A camada de tecido 20 e/ou a camada de tecido 30 (e/ou em qualquer configuração de qualquer camada de tecido reforçada) pode possuir, opcionalmente, um revestimento em qualquer ou ambos os lados
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37/70 da mesma para ajudar a manter o tecido em uma posição descrita no revestimento e com relação aos outros componentes de revestimento. Em determinados aspectos, tal revestimento é um termoplástico de ponto de derretimento baixo, p.ex., porém sem limitação, EVA, HPPE ou LDPE. Em um aspecto, os nanotubos, p.ex., os nanotubos de parede única na camada 19 são adicionados (p.ex., pulverizados) ao tecido antes do revestimento para aumentar a resistência do tecido e para reduzir o rastejo ou movimento não desejado do tecido. Em determinados aspectos, qualquer camada de tecido no presente pode incluir a fita de metal, p.ex., metal de alumínio, integral com o tecido em tiras ou peças, p.ex., tiras SS mostradas na figura 4. Qualquer camada de tecido no presente pode, opcionalmente, incluir um aglutinante por todo o tecido para estabilizá-lo e facilitar o seu manuseio; p.ex., um aglutinante EVA aumenta um coeficiente do tecido de fricção. Nesses tecidos descritos no presente, que podem possuir um revestimento conforme descrito acima, um aglutinante pode ser utilizado.
[091] Em determinados aspectos, as fitas 50 são uma fita termoendurecida, p.ex., material de fibras de carbono unidirecional impregnado com um aglutinante termoplástico, p.ex., resina termoendurecível ou EVA, p.ex., epóxi; p.ex., em determinados aspectos específicos, 25,40 a 152,40 mm de largura e 0,508 a 3,175 mm de espessura, opcionalmente com um aglutinante de epóxi por toda parte.
[092] A figura 14 ilustra um revestimento 12b (p.ex., como um revestimento 12a na figura 12; e numerais semelhantes indicam partes semelhantes) que foi dobrado ou deformado no formato C geral mostrado na figura 14. O
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38/70 revestimento 12b é dobrado, e as fitas 50 são posicionadas, de modo que na configuração dobrada mostrada na figura 14, uma pluralidade de fitas 50 é geralmente alinhada entre si. Com as quatro fitas 50, conforme posicionadas na figura 14, a tração do revestimento 12b no tubo ou oleoduto é facilitada pela anexação e tração na localização de cada fita 50. Está dentro do escopo da presente invenção o fornecimento de uma, duas, três, quatro, cinco, seis, sete, oito ou mais fitas semelhantes às fitas 50 alinhadas em um revestimento deformado que é deformado em qualquer formato.
[ 093] Conforme mostrado na figura 14, de acordo com
a presente invenção, um revestimento pode possuir
espaçadores 15 que estão localizados de modo que sustentem o
invólucro e/ou forneçam o(s) canal(is ) para a coleta dos
fluidos permeados. Em um aspecto específico conforme
mostrado, os espaçadores 15 fornecem sustentação uniforme
para o invólucro sem limitar a capacidade de deformar o revestimento 12.
[094] Opcionalmente, uma faixa conectora ou fita 14 pode ser utilizada para manter o revestimento 12b em seu formato deformado conforme mostrado na figura 14. A faixa ou fita 14 pode ser colada, unida ou aderida ao invólucro externo do revestimento 12b nos pontos, conforme mostrado para manter o revestimento deformado na configuração mostrada. Qualquer material adequado pode ser utilizado para a faixa ou fita 14; p.ex., fita adesiva; duct tape; fita de polietileno; ou uma faixa plástica ou metálica cujas extremidades são coladas, unidas ou aderidas ao revestimento. Tal faixa ou fita, ou faixas ou fitas 14 podem ser utilizadas com um revestimento deformado em qualquer
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39/70 formato para manter tal formato durante um procedimento de instalação do revestimento e/ou para manuseio fora de um tubo ou oleoduto antes de tal instalação. Mediante a iniciação de nova forma ao revestimento para uma configuração completamente expandida, a faixa 14 rompe-se relativamente de forma fácil.
[095] A figura 15 ilustra esquematicamente um método de acordo com a presente invenção para produzir um revestimento de tubo 12c de acordo com a presente invenção, que possui cabos de fibra ótica 60a (semelhante aos cabos de fibra ótica 60 ou quaisquer cabos de fibra ótica descritos acima) que são aplicados ao revestimento 12c, conforme o revestimento 12c está sendo feito para monitorar os efeitos de instalação, p.ex., localização em um tubo central e/ou tensão aplicada. Conforme o revestimento 12c sai de uma máquina que fabrica o revestimento em um sistema de produção F, um sistema MA (p.ex., semelhante ao sistema 120 descrito acima) está em comunicação com os cabos de fibra ótica (conforme o sistema 120 está em tal comunicação conforme descrito acima). Ao utilizar espelhos MR na extremidade distal dos cabos de fibra ótica e/ou ao utilizar um GPS aparelho de sensor de GPS (que emite um sinal localizador de GPS transmitido através dos cabos de fibra ótica) na extremidade do revestimento 12c, o sistema MA pode determinar a distância a partir da extremidade do revestimento 12c na saída da máquina à extremidade distal do revestimento produzido, deste modo, fornecendo uma medição do comprimento do revestimento produzido 12c. A compressão, se existir em qualquer um dos revestimentos 12c conforme forem produzidos, é medida ao fornecer uma medição da força
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40/70 da tração. De forma semelhante, a utilização de um sistema MA durante um procedimento de instalação do revestimento, uma medição é fornecida, a qual indica o comprimento do revestimento instalado dentro de um tubo ou linha de tubo; e, em um aspecto, uma medição de uma compressão em um revestimento, conforme é puxado em um tubo ou linha de tubo. Qualquer tubo ou oleoduto no presente pode possuir um cabo de fibra ótica com um espelho MR e/ou um aparelho de GPS conforme descrito acima.
[096] Em uma configuração específica, o núcleo interno de um revestimento de acordo com a presente invenção, p.ex., uma primeira camada 10, é um tubo extrusado incluindo duas diferentes camadas termoplásticas, uma camada umedecida interna posicionada adjacente ao fluido de fluxo e feita de um material quimicamente resistente, tal como material de
Nylon (™) ou Evott. Uma camada externa é feita de menos material quimicamente resistente (p.ex., HDPE). Em um aspecto, a camada interna é de cerca de
20% de espessura deste núcleo interno e a camada externa é de cerca de
Um invólucro, p.ex.
um invólucro 70, pode possuir uma estrutura semelhante.
[097] presente invenção, portanto, em determinadas não necessariamente em todas as configurações, fornece um revestimento para tubo, revestimento incluindo:
uma primeira camada compreendendo um cilindro oco de material polimérico; uma segunda camada compreendendo o material envoltório, o material envoltório envolto sobre a primeira camada; uma terceira camada compreendendo o material envoltório envolto sobre a segunda camada, em um aspecto, a terceira camada em um ângulo com
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41/70 relação segunda camada ou a terceira camada não em um ângulo;
revestimento com uma primeira extremidade espaçada de uma segunda extremidade e pelo menos um membro de reforço no revestimento e estendendo-se a partir da primeira extremidade à segunda extremidade do revestimento; o revestimento sendo de uma estrutura autônoma. Tal revestimento pode possuir um ou alguns, em qualquer combinação, dos seguintes: caracterizado pelo fato de que o material polimérico é material termoplástico;
caracterizado pelo fato de que o material polimérico é material termoendurecido; caracterizado pelo fato de que o material envoltório da segunda camada são fibras HMWPE orientadas;
caracterizado pelo fato de que terceira camada são fibras HMWPE o material envoltório da orientadas; caracterizado pelo fato de que a segunda camada é envolta sem sobreposição na primeira camada; caracterizado pelo fato de que a terceira camada é envolta sem sobreposição na segunda camada; caracterizado pelo fato de que pelo menos um membro de reforço é qualquer da fita, palmilha e tubo aplainado;
caracterizado pelo fato de que pelo menos um membro de reforço é feito de material de fibra de alta resistência;
caracterizado pelo fato de que pelo menos um membro de reforço é uma pluralidade de membros espaçados em volta de uma circunferência da primeira camada;
uma pluralidade de membros de fibra enrolados em volta e externamente a pelo menos um membro de reforço para manter pelo menos um membro de reforço em posição no revestimento; pelo menos um cabo de fibra ótica estendendo-se ao longo do revestimento;
caracterizado pelo fato de que pelo menos um cabo de fibra ótica fornece comunicação entre o revestimento e um
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4ΊΠ0 mecanismo; um invólucro protetor, p.ex., enrolado, pulverizado ou pintado sobre ou em volta do revestimento; caracterizado pelo fato de que pelo menos um cabo de fibra ótica é passível de conexão para comunicação com um sistema de medição para medir a temperatura; caracterizado pelo fato de que pelo menos um cabo de fibra ótica é passível de conexão para comunicação com um sistema de medição para medir a compressão;
caracterizado pelo fato de que pelo menos um cabo de fibra ótica é passível de conexão para comunicação com um sistema de medição para medir a temperatura e a compressão; caracterizado pelo fato de que o invólucro protetor é feito de material polimérico; caracterizado pelo fato de que a primeira camada está em um primeiro ângulo substancialmente igual e oposto ao segundo ângulo da segunda camada; caracterizado pelo fato de que a segunda camada é unida em pontos discretos ou sobre substancialmente toda a sua superfície à primeira camada; caracterizado pelo fato de que a terceira camada está unida em pontos discretos ou sobre substancialmente toda a sua superfície à segunda camada; caracterizado pelo fato de que a segunda camada está unida à primeira camada em pontos discretos e a terceira camada está unida à segunda camada em pontos discretos; uma pluralidade de membros reservas dispostos sob e em contato com o invólucro; caracterizado pelo fato de que o revestimento é deformável em um formato deformado para inserção em um tubo; caracterizado pelo fato de que o formato é de um formato C geral; uma pluralidade de membros de espaçador sob e em contato com o invólucro para sustentar o invólucro sem limitar a capacidade de deformação do revestimento; e/ou caracterizado pelo fato de
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43/70 que o invólucro possui um pluralidade de recessos internos para o fluido de ventilação permeando através do revestimento.
[098] A presente invenção, portanto, em determinadas e não necessariamente em todas as configurações, fornece um revestimento de tubo autônomo reforçado de tecido contínuo passível de fabricação in situ, o revestimento de tubo com um eixo longitudinal, e incluindo os comprimentos discretos de extrusões tubulares poliméricas soldadas juntas com as soldas para formar um membro oco cilíndrico contínuo com uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, pelo menos duas camadas de material de reforço de baixo peso e alta resistência, pelo menos as duas referidas camadas de reforço aplicadas axialmente a partir da primeira extremidade à segunda extremidade do membro oco cilíndrico contínuo, caracterizado pelo fato de que cada uma das referidas camadas possui uma largura de camada e cada uma das referidas camadas fornece cobertura do membro oco cilíndrico contínuo; caracterizado pelo fato de que cada uma das referidas camadas é envolta no membro oco cilíndrico contínuo em um ângulo envoltório, caracterizado pelo fato de que o membro oco cilíndrico contínuo possui um diâmetro externo, a referida cobertura satisfazendo a equação (para uma largura N = 1; para larguras múltiplas, N = número de larguras de tecido utilizadas):
Cobertura = WN / nDcos0 em que W é a largura do tecido, N é o número de camadas do tecido; D é o diâmetro externo do revestimento de tubo e 0 é o ângulo envoltório do tecido. N = 1 para uma camada.
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Tal revestimento de tubo pode possuir a cobertura de 100% e o ângulo entre 50 graus e 60 graus; e/ou tal revestimento de tubo pode incluir pelo menos um membro de tração ou uma pluralidade de membros de tração aplicado ao revestimento de tubo a partir da primeira extremidade à segunda extremidade, seja não paralelo ao eixo longitudinal ou substancialmente paralelo ao eixo longitudinal do revestimento de tubo.
[099] A presente invenção, portanto, em determinadas e não necessariamente em todas as configurações, fornece um método para revestimento de um tubo, o método incluindo a tração de um revestimento em um tubo, o revestimento conforme qualquer revelado no presente.
Em determinados aspectos de tal método, o revestimento é de uma estrutura autônoma contínua de pelo menos 4.828, 6.437, 8.047 ou 16.093 metros de comprimento.
[0100] A presente invenção, portanto, em determinadas e não necessariamente em todas as configurações, fornece um método para operar um controlador de um mecanismo em um oleoduto, o método incluindo o recebimento com um sistema de controle de um sinal de medição a partir do sistema de medição em comunicação com um oleoduto, o oleoduto possuindo uma estrutura de tubo externa e um revestimento dentro da mesma, o revestimento conforme qualquer revelado no presente com pelo menos um cabo de fibra ótica estendendo-se ao longo do revestimento, e um invólucro protetor em e sobre o revestimento, e um sistema de medição que recebe os sinais a partir de pelo menos um cabo de fibra ótica indicativo de qualquer temperatura dentro e compressão no oleoduto, e que controla o
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45/70 controlador com o sistema de controle em resposta aos sinais.
[0101] Em um aspecto específico, a presente invenção revela um sistema para reforçar um tubo plástico contínuo com uma camada ou camadas de tecido de fibras ou fita de reforço. O tecido sendo envolto é concêntrico (envolve) o revestimento de tubo de plástico (eixo longitudinal) antes do enrolamento. O tubo plástico é movimentado através do mecanismo. Um rolo de tecido está posicionado sobre o eixo do tubo plástico de tradução e o tecido é puxado a partir do diâmetro externo do rolo através de rolos sobre braços de uma montagem de braço de deflexão que gira em uma velocidade controlada e com tensão do tecido ajustável. Os braços retiram o tecido e o reorientam ao ângulo envoltório ou de enrolamento. Em determinados aspectos, os braços de posicionamento são ajustáveis para a largura do tecido e ângulo dentro de uma faixa de 4 0 a 7 0 graus. A largura do tecido é determinada pela fórmula de “Cobertura discutida acima.
[0102] Em determinados aspectos, a fita é utilizada ao invés de tecido. A fita possui um material de matriz que encapsula as fibras (ou em que as fibras são embutidas). Nos tecidos, as fibras não são encapsuladas ou embutidas em uma matriz. O material envoltório de reforço inclui tecido e fita.
[0103] As figuras 16A - 21I ilustram uma configuração de um sistema 200 de acordo com a presente invenção para material envoltório no tubo. O sistema 200 possui uma haste principal 202 conectada e sustentada por uma estrutura de suporte 204. Os núcleos 210, 220 possuem
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46/70 material (tecido ou fita) enrolado sobre os mesmos, que é fornecido para envolver-se sobre um tubo plástico 206. O núcleo 210 é um núcleo de compensação a partir do qual uma montagem de braço de deflexão 250 recebe o material 242 e envolve o material 242 sobre o tubo 206. O núcleo 220 é um núcleo de novo enrolamento que é móvel para substituir o núcleo de compensação 210 mediante o esvaziamento do núcleo de compensação 210. Cada núcleo 210, 220 é feito de duas metades, 210a, 210b e 220a, 220b, respectivamente, que são conectados de forma liberável juntos; p.ex., com prendedor, parafusos e/ou (conforme mostrado) com material prendedor de gancho-e-loop de cooperação de forma liberável, p.ex., material de VELCRO (™) 221. Cada núcleo 210, 220 é montado de forma removível e giratória com relação a uma haste concêntrica correspondente 310, 320. As hastes concêntricas
310, 320 são giratórias e montadas de forma móvel na haste principal 202. As hastes concêntricas 310, 320 são giratórias de forma independente entre si. Um flange de extremidade removível 251 mantém as hastes concêntricas na haste principal 202.
[0104] Um motor 208 com uma cadeia 244 gira a haste concêntrica 320 na haste principal 202 para envolver o material 222 a partir da posição de novo enrolamento 212 sobre o núcleo de novo enrolamento 220. A posição de novo enrolamento 212 possui um rolo giratório 214 do material 222, que é alimentado no núcleo de novo enrolamento 220. A cadeia 244 encaixa uma roda dentada 257 que é conectada à haste principal 202 e que é adjacente a um flange de anexação de roda dentada 254. Um flange de anexação de roda
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47/70 dentada 254 é conectado à haste 202 e mantém a cadeia de acionamento 244 em posição na roda dentada 257.
[0105] Os mancais 256 comprimidos de forma ajustada na haste principal facilitam a rotação da haste concêntrica 320 na haste principal 202.
[0106] Os suportes de tubo 224 (um mostrado) com uma pluralidade de rolos 224a, b, c, d sustentam o tubo plástico 206 conforme ele se movimenta pelo sistema. (Naturalmente, o tubo pode ser não plástico, metal, composto, fibra de vidro, etc.). Por exemplo, o tubo no local 206 pode ser feito, p.ex., extrusado com uma máquina de extrusão, e o tubo, conforme é produzido, é então alimentado ao sistema 200. Opcionalmente, a estrutura de suporte 204 é protegida em uma base 226 que possui rolos giratórios 228 para movimento nos trilhos 232 protegidos em um suporte 238. Um motor 234 movimenta uma cadeira ou correia 236 que é anexada à base 226 para movimentar a base 226, p.ex., enquanto o tubo ainda está sendo fornecido ao sistema 200 e o enrolamento do material temporariamente foi interrompido, de modo que um núcleo de novo enrolamento total possa ser movimentado em posição para substituir um núcleo de compensação vazio. O sistema 200 é movimentado ao longo dos trilhos conforme o tubo se movimenta, de modo que, quando o novo núcleo de compensação está em posição para que o enrolamento recomece, o enrolamento pode ser continuado no ponto no tubo em que o enrolamento foi interrompido para a substituição do núcleo. Deste modo, a operação de produção do tubo pode ser conduzida sem interrupção e a operação de enrolamento pode ser realizada continuamente sem interrupção.
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48/70 [0107] Conforme mostrado nas figuras 16D, 17A e 17B, as hastes concêntricas 310, 320 cada possuem uma pluralidade de rolos 246 montadas de forma giratória nas mesmas, de modo que uma porção 246a de cada rolo projeta-se além de uma superfície externa 248 das partes da haste. As porções do rolo de projeção externa 246a são recebidas em e giram em ranhuras correspondentes 252 no interior dos núcleos 210, 220 (vide figuras 18A, 18B) que se estendem ao longo de todo o comprimento dos núcleos 210, 220. Opcionalmente, as ranhuras 252 são revestidas de metal. A haste concêntrica 320 possui a mesma estrutura geral que a haste concêntrica 310. A haste 320 possui orifícios derivados para montar a placa de anexação da roda dentada; e a haste 310 possui um orifício de acesso para proteger o mancal externo. As alavancas 243a, 243b, figuras 16D e 17A, fazem com que os núcleos 210, 220 parem de deslizar pelas extremidades das hastes.
[0108] Essa estrutura de ranhura/rolo facilita o movimento e garante o posicionamento adequado dos núcleos 210, 220 nas hastes concêntricas 310, 320. Cada parte do núcleo 210a, 210b, 220a, 220b possui as ranhuras 252. Uma a seis ou mais tais ranhuras podem ser utilizadas em um núcleo. Em um aspecto, as partes do núcleo 210a, 210b, 220a,
220b são peças únicas moldadas a partir de material
moldável, tal como fibra de vidro, cada uma com flanges
laterais 211.
[ 0109] A montagem do braço de deflexão 250, conforme
mostrada, p.ex., nas figuras 16A, 16C e figuras 19A - 19G, possui uma estrutura de braço 270 e é giratória com relação ao núcleo 210 a partir do qual retira o material 242 e
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49/70 envolve o mesmo no tubo 206. Com a finalidade de receber o material 242 a partir do núcleo 210 e então envolver o mesmo em um ângulo no tubo 206, o material 242 é passado sobre e em volta de uma série de rolos 261 - 265. Cada rolo 261 265 é montado de forma giratória à estrutura de braço 270. A estrutura de braço 270 é girada com uma haste 207 pelo motor 208 em volta do tubo 206. Para a rotação sem dificuldades, um membro de contrapeso 266 é conectado a ou formado integralmente à estrutura do braço 270. Conforme mostrado, os rolos 261 - 265 são posicionados em ângulos desejados à estrutura do braço 27 0, de modo que a montagem do braço de deflexão 250 movimente o material 242 em uma tensão desejada a partir do núcleo 210 e seja aplicada em um ângulo desejado ao tubo 206. A posição dos rolos 262, 264 e 265 é ajustável para considerar as diferenças no tecido, fita ou tubo e para ajustar o ângulo envoltório em que o material é envolto sobre o tubo.
[0110] A posição do rolo 262 é ajustável pelos pinos de liberação 262a (um mostrado) e movimentação do rolo 262 para uma posição desejada. Ao soltar os pinos 262e, 262f que percorrem em compartimentos 262c, 262d, a posição do rolo 262 é ajustada.
[0111] A possibilidade de ajuste da posição dos rolos 264, 265 é fornecida pelo posicionamento de forma seletiva de uma montagem de rolo 265a através da movimentação da mesma em compartimentos 265b, 265c em parte da estrutura 270. Esse ajuste permite que o material deixe a montagem do braço de deflexão em uma tangente desejada para o tubo.
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50/70 [0112] Uma montagem de parafuso central 265c possui uma série de orifícios 265h, p.ex., com incrementos de 2 graus para permitir diversos ângulos envoltórios. Os rolos 264, 265 são revolvidos em um eixo e localizados de modo que o material proveniente deles esteja no ângulo envoltório correto. O ajuste vertical nos compartimentos 265r, s é para acomodar diversos tamanhos de tubos. Em um aspecto, o material provém do núcleo na tangente à parte inferior ou superior do tubo. A capacidade de ajuste de parafuso central dos rolos fornece o ajuste do ângulo envoltório do material. Em um aspecto, o método de ajuste inclui a configuração do ângulo dos rolos 264 e 265 no ponto de parafuso central para combinar o ângulo envoltório. Cada parafuso central possui 11 orifícios 265h com espaçamento de 2 graus com uma cavilha 265k para proteger a mesma na localização correta. Isso fornece uma faixa de 20 graus de ajuste, p.ex., a partir de 53 graus a 73 graus. O rolo 265 é movimentado para cima ou para baixo para combinar o diâmetro do tubo. A posição do rolo 262 é ajustada ao longo das ranhuras para centralizar a rede de material nos rolos 265 e 265. A tensão é aplicada a partir da fricção na haste concêntrica, e através de uma barra de tensão 269 (vide figura 19H) que é alinhada com o rolo 265. O material desliza entre o rolo 265 e a barra de tensão 269. A posição da barra de tensão 269 é ajustável para fornecer um intervalo desejado entre a barra de tensão 269 e o rolo 265. O intervalo depende da espessura do material. Forçar o material através desse intervalo provoca tensão. Ao reduzir o tamanho do intervalo, a tensão é aumentada. A configuração do intervalo é ajustável utilizando os parafusos de configuração de intervalo 269a e
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51/70 alavancas móveis 269c conectadas à barra de tensão 269. Quatro molas 269d (uma mostrada na linha pontilhada, figura 19H) fornecem tensão ajustável na barra 269 via parafusos giratórios 269b. Os rolos 262 e 263 são, opcionalmente, fixados de forma que não podem ser girados. O rolo 265 é um “rolo de aperto que é encaixado para deter o tecido no local quando o tecido acaba no rolo de saída. As molas 269d da barra de tensão 269 são comprimidas durante a operação normal, de modo que o intervalo entre a barra de tensão 269 e o rolo 265 configura a tensão. A alavanca operada de came 269c pode liberar as molas e permitir que elas empurrem a barra de tensão 269 contra o material e o detenha entre a barra de tensão 269 e o rolo 265.
[0113] As figuras. 20A - 20D ilustram uma variedade de ângulos envoltórios para aplicar o material em um tubo com um sistema semelhante ao sistema 200. Conforme mostrado nas figuras 20A e 20B, o material 242 é aplicado ao tubo 206 em um ângulo envoltório positivo de 63 graus. Conforme mostrado nas figuras 20C e 20D, o material é aplicado ao tubo 206 em um ângulo envoltório positivo de 53 graus.
[0114] As figuras 21A - 21I ilustram as etapas em um método de enrolamento utilizando o sistema 200. Conforme mostrado na figura 21A, o núcleo de novo enrolamento 220 está vazio e o núcleo 210 foi removido. Conforme mostrado na figura 21B, o motor de enrolamento 208 foi ativado e o material da posição de enrolamento 212 preencheu o núcleo de novo enrolamento 220.
[0115] A figura 21C ilustra a transferência do núcleo preenchido 220 à posição do núcleo de compensação através da movimentação do núcleo nos rolos 246 nas hastes
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52/70 concêntricas. O núcleo que previamente era um núcleo de novo enrolamento 220 é agora um núcleo de compensação 210. Conforme mostrado na figura 21D, duas metades do núcleo de divisão foram protegidas juntas para formar um novo núcleo de novo enrolamento 220 e o novo núcleo de novo enrolamento 220 foi preenchido com material. A figura 21E ilustra o enrolamento do material no tubo 206 com o núcleo 220 total e com o material sendo retirado do núcleo 210 pela montagem do braço de deflexão 250. O núcleo 220 gira com relação à haste principal conforme a montagem do braço de deflexão envolve o material sobre o tubo. Conforme mostrado na figura 21F, o núcleo 210 foi esvaziado.
[0116] A figura 21G ilustra a remoção das metades de divisão 210a, 210b em preparação para movimentar todo o núcleo de novo enrolamento 220 à posição do núcleo de compensação 210.
[0117] Conforme mostrado na figura 21H, todo o núcleo de novo enrolamento 220 foi movimentado para a posição do núcleo de compensação e é agora um núcleo de compensação 210. A extremidade do material no novo núcleo de compensação 210 é emendada na extremidade do material que foi envolvido no tubo, p.ex., utilizando um adesivo de núcleo rápido de alta resistência. Simultaneamente, as partes de núcleo de divisão 220a, 220b são colocadas em posição na haste concêntrica 320 produzindo um novo núcleo de novo enrolamento 220, sobre o qual o material é então envolto. A figura 21I ilustra que as partes de núcleo de divisão foram colocadas em posição e protegidas na haste concêntrica 320, um novo núcleo de novo enrolamento 220 foi preenchido com o material, e o enrolamento do material 242
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53/70 sobre o tubo foi recomeçado conforme o núcleo de compensação 210 fornece o material para envolver o tubo. Enquanto o braço de deflexão 250 está girando/envolvendo, o núcleo de novo enrolamento pode ser substituído e/ou preenchido sem desligar o sistema.
[0118] A relação angular ou ângulo envoltório de material sobre um tubo a ser envolto é ajustado e mantido pela utilização do sistema de controle para coordenar a velocidade rotacional da montagem do braço de deflexão 250 com a velocidade linear do tubo movimentando-se através do sistema 200. Em determinados aspectos, a velocidade do tubo é de 0,00508 a 0,1016 m/s (0,3048 m/min a 6,096 m/min) e a velocidade de enrolamento é de 1 a 50 RPM. O ângulo envoltório é uma função da velocidade de linha, velocidade de enrolamento e diâmetro do tubo. A fórmula é R = (S/(PI*D))*Tan(a); em que R é a velocidade rotacional, S é a velocidade de linha em m/min, D é o diâmetro de enrolamento em metros, e a é um ângulo envoltório. Para um tubo de 203,20 mm (0,2032 m) e uma velocidade de linha de 1,2192 m/min, a montagem do braço de deflexão gira em 3,75 RPM para
atingir um ângulo envoltório de 63 graus.
[0119] Durante a operação, conforme ilustrada nas
figuras 21A - 21I, quando o material em um núcleo de
compensação acaba, a rotação da montagem do braço de
deflexão 250 é interrompida e um rolo de aperto encaixa a extremidade do material que estava sendo envolto no tubo. Simultaneamente, o motor 234 é ativado através de um sistema de controle SC (mostrado esquematicamente, figura 16C) e a base 226 começa a se movimentar na direção e na mesma velocidade que o tubo de movimentação, de modo que o sistema
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200 é mantido em uma relação fixa com o tubo, de modo que o enrolamento pode recomeçar assim que o novo núcleo de compensação estiver em posição. Deste modo, o sistema de trilho serve como um acumulador e permite tempo para a alteração do núcleo. Em um aspecto específico, os trilhos são de 24,384 m de comprimento permitindo cerca de 20 minutos para alteração do núcleo (em velocidade de linha de 1,2192 m/min).
[0120] Enquanto a base 226 está se movimentando nos trilhos, as partes de núcleo de compensação vazias são desconectadas e removidas da haste concêntrica 310 e o núcleo de novo enrolamento total adjacente 220 é movimentado em posição para tornar-se o novo núcleo de compensação. O novo enrolamento de um núcleo de novo enrolamento recém instalado pode proceder em uma velocidade significativamente mais alta do que a rotação da montagem do braço de deflexão 250 (p.ex., em um aspecto, 50 a 100 RPM para novo enrolamento conforme comparado com 1,5 a 20 RPM para enrolamento; e, em um aspecto específico, novo enrolamento de 100 RPM, enrolamento de 5 RPM). O novo enrolamento é realizado com o material sob tensão e o material é travado (p.ex., porém sem limitação, pela derivação de uma extremidade do material), de modo que esta tensão seja mantida. O sistema de controle CS controla o motor 234. Em um aspecto, um codificador de revestimento indica a velocidade do tubo, um decodificador giratório indica a velocidade do motor, e os sistemas eletrônicos PLC utilizam suas entradas para atingir a velocidade desejada da base 226.
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55/70 [0121] Em um aspecto específico, o material de 406,4 mm de largura é aplicado ao tubo com um diâmetro externo de 203,20 mm. Em outro aspecto, o material de 203,20 mm de largura é aplicado ao tubo com um diâmetro externo de 114,30 mm.
[0122] Em conclusão, portanto, é observado que a presente invenção e as configurações reveladas no presente e aquelas incluídas pelas reivindicações anexas são bem adaptadas para conduzir os objetivos e obter as finalidades estabelecidas. Determinadas alterações podem ser feitas no objeto sem afastar-se do espírito e escopo desta invenção. É constatado que as alterações são possíveis dentro do escopo desta invenção e é ainda pretendido que cada elemento ou etapa considerada em quaisquer das reivindicações a seguir deve ser entendido como referente a todos os elementos ou etapas equivalentes. As seguintes reivindicações têm a intenção de abranger a invenção da forma mais ampla conforme legalmente possível de qualquer forma que possa ser utilizada. A invenção reivindicada no presente é nova e recente em conformidade com o Código Norte-Americano 35 § 102 e atende as condições para possibilidade de patente no § 102. A invenção reivindicada no presente não é óbvia em conformidade com o Código Norte-Americano 35 § 103 e atende as condições para possibilidade de patente no § 103. A presente especificação e as reivindicações a seguir estão em conformidade com todas as exigências do Código NorteAmericano 35 § 112. Os inventores podem confiar na Doutrina de Equivalentes para determinar e avaliar o escopo de sua invenção e das reivindicações a seguir conforme possam ser referentes aos mecanismos não relevantemente desviando-se,
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56/70 porém fora, do escopo literal da invenção, conforme estabelecido nas reivindicações a seguir. Qualquer patente ou pedido de patente mencionado no presente é incorporado integralmente no presente para todas as finalidades.
[0123] A presente invenção refere-se a um mecanismo e método para a instalação de revestimentos termoplásticos reforçados nos oleodutos, seja durante a fabricação inicial do oleoduto, ou na renovação posterior, atualização ou reparo. Em qualquer caso, a vida útil do oleoduto é aumentada pela resistência de ruptura adicionada do revestimento e a proteção de corrosão fornecida pelo revestimento. Para proteger contra dano em oleodutos existentes, os revestimentos termoplásticos resistentes à corrosão foram utilizados para eliminar a necessidade de escavar e substituir o oleoduto, que pode ser muito dispendioso.
[0124] A utilização dos revestimentos termoplásticos para proteger o interior de um oleoduto foi revelada em inúmeras referencias iniciadas com a Patente Francesa 82 07346 (Laurent) e os processos de fabricação de oleoduto são ainda exemplificados nas Patentes Norte-Americanas N°s: 4.496.449; 4.394.202; 4.207.130; 4.985.196 e 3.429.954.
Entretanto, esses processos foram comprovados como sendo de algum modo bem-sucedidos nos oleodutos relativamente de baixa pressão com a aplicação em oleodutos existentes de não mais do que 1.609 ou 3219 metros de comprimento.
[0125] No passado, essencialmente dois tipos de revestimentos para oleodutos revestimentos de ajuste soltos e revestimentos de ajuste justos, foram utilizados. Um revestimento de ajuste solto foi descrito como um que contém
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57/70 a pressão do fluido ou gás no revestimento. Um revestimento de ajuste justo é descarregado contra e firmemente encaixado com a parede interna do oleoduto. O revestimento de ajuste justo é fisicamente sustentado pelo oleoduto então pode depender da resistência do oleoduto para conter pressão do fluido ou gás no oleoduto. Os revestimentos de ajuste justo oferecem determinadas vantagens sobre os revestimentos de ajuste solto, de forma que podem ser menos dispendiosos, eles não têm que suportar cargas significativas, e eles mantêm o maior diâmetro interno possível. Diversos métodos de instalação dos revestimentos de ajuste justo são descritos nas
Patentes Norte-Americanas N°s:
5.072.622;
3.856.905; 3.959.424 e 3.462.825.
[0126] Infelizmente, existem problemas com os revestimentos de ajuste justo. Embora um revestimento de ajuste justo proteja o interior do oleoduto da corrosão, ele não protege o exterior do oleoduto. O dano de corrosão pode enfraquecer a resistência física do oleoduto até o ponto em que seja incapaz de suportar a pressão dentro e provoque vazamento. Considerando que o revestimento de ajuste justo tradicional depende da resistência do oleoduto para conter a pressão do fluido ou gás no oleoduto, se o oleoduto falhar, o revestimento falhará. A falha do revestimento e tubo resultará no custo de substituição significativo e pode ser catastrófico para o ambiente dependendo da natureza da substância contida no oleoduto.
[0127] Deste modo, o reparo de um oleoduto existente pela instalação de um revestimento conforme anteriormente disponível não resolve todos os problemas associados aos oleodutos. Esses problemas foram direcionados através do
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58/70 projeto de um revestimento com multicamadas com resistência suficiente para conter a pressão do oleoduto, dentro do qual o revestimento é ajustado, e pela incorporação dos sistemas de monitoramento de tensão e detecção de vazamento no revestimento, conforme revelado na Patente Norte-Americana N° 5.551.484 (Charboneau) . Um sistema de detecção de vazamento alternativo para um revestimento de ajuste justo é revelado na Patente Norte-Americana N° 5.072.622 (Roach, Whitehead), bem como a utilização de canais anulares conforme revelado na Patente Norte-Americana N° 6.220.079 (Taylor, Roach).
[0128] Mesmo após os problemas de resistência de ruptura e monitoramento serem direcionados, ainda existia outro problema. Tipicamente, a maioria dos processos para inserção de um revestimento em um oleoduto envolve a etapa de deformar ou temporariamente dobrar o revestimento em uma seção cruzada menor do que o oleoduto de recebimento, de modo que o revestimento possa ser retirado ou puxado através do oleoduto e eventualmente restaurado para sua seção cruzada cilíndrica total e firmemente ajustado dentro do oleoduto, conforme revelado nas Patentes Norte-Americanas 5.395.472, 5.810.053 e 5.861.116 (Mandich). Pode ser observado que o comprimento do revestimento, que poderia ser instalado intacto, era limitado pela resistência longitudinal do próprio revestimento. Em muitos oleodutos de óleo e gás, especificamente a pouca distância da praia, em que o comprimento do oleoduto pode exceder diversos metros, a instalação dos revestimentos de ajuste justo de alta resistência de ruptura era impossível.
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59/70 [0129] A presente invenção fornece um mecanismo e método para a instalação contínua de uma montagem de revestimento termoplástico reforçado de multicamada dobrado temporariamente com sistemas de monitoramento integrais em um oleoduto excedendo 1.609 metros em comprimento, expandindo a montagem do revestimento dobrado temporariamente para seu formato original e tomada de etapas para garantir que o revestimento ajuste-se firmemente no oleoduto.
[0130] O revestimento interno do núcleo da montagem do revestimento termoplástico abrangido nesta invenção pode ser extrusado a partir do material termoplástico para formar um tubo contínuo ou os termoplástico são fundidos Esse tubo contínuo, o qual comprimentos finitos de tubo para formar um tubo contínuo. forma o revestimento interno de núcleo da montagem de revestimento termoplástico, é puxado através dos dispositivos de enrolamento orbital que envolve pelo menos duas camadas de resistência de reforço na superfície externa do revestimento interno do núcleo e envolve mais do que uma das camadas intermediárias sobre as camadas de resistência de reforço. As camadas de resistência de reforço e camadas intermediárias são pretendidas para aumentar a resistência de ruptura radial da montagem do revestimento termoplástico e atingir a resistência suficiente para conter a pressão do oleoduto dentro do qual a montagem do revestimento termoplástico é instalada.
[0131] Enquanto o revestimento interno do núcleo está sendo puxado através dos dispositivos de enrolamento orbital, pelo menos dois membros de deformação de tensão são longitudinalmente instalados em proximidade às camadas de
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60/70 resistência de reforço e protegidos pelas camadas intermediárias. Os membros de deformação de tensão são membros de alta resistência flexíveis, os quais servem uma finalidade dupla. A primeira é para fornecer a resistência extensível necessária para suportar a força extensível necessária para empurrar uma montagem do revestimento termoplástico através de um oleoduto por diversos metros de comprimento. A segunda finalidade é de ajudar a manter a montagem do revestimento termoplástico em uma configuração temporariamente dobrada ou deformada em virtude da tensão extrema nos membros de deformação de tensão, quando a montagem do revestimento termoplástico está sendo puxada através de um oleoduto.
[0132] Concomitantemente com a instalação dos membros de deformação de tensão, uma variedade de circuitos de instrumentação pode ser instalada em paralelo aos membros de deformação de tensão, da mesma forma ao longo do eixo longitudinal da montagem do revestimento termoplástico em proximidade às camadas de resistência de reforço e protegida pelas camadas intermediárias. Esses circuitos de instrumentação podem incluir uma variedade de elementos receptores, de comunicação, censórios, de aspiração, de fibra ótica, elétricos, de capacitância, térmicos ou outros elementos, nenhum dos quais seriam danificados pela tensão extrema necessária para empurrar a montagem do revestimento termoplástico por metros do oleoduto.
[0133] O revestimento interno do núcleo com camadas de enrolamento de forma orbital, membros de deformação de tensão e circuitos de instrumentação é então envolto com um revestimento externo que pode ter camada única ou múltiplas
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61/70 camadas de material termoplástico. A superfície externa do revestimento externo pode ser fornecida com ranhuras ou canais que criam corredores anulares entre a montagem do revestimento termoplástico e o oleoduto para monitoramento, inspeção, remoção do gás permeado e comunicação. De forma semelhante, a superfície interna do revestimento externo pode ser fornecida com ranhuras ou canais para atingir as mesmas funções conforme as ranhuras ou canais na superfície externa.
[0134] Como uma próxima etapa na instalação da montagem do revestimento termoplástico em um oleoduto, a montagem do revestimento termoplástico é dobrada em um formato seccional cruzado de um C, U ou W por um dispositivo de deformação, tipicamente, uma série de rolos e rodas.
[0135] A extremidade de tração da montagem do revestimento termoplástico é ajustada em uma cabeça de tração que é conectada a um cabo de tração, o qual será retirado através do oleoduto por um dispositivo de tensão, tal como uma manivela na extremidade de conclusão do oleoduto. A cabeça de tração e o cabo são conectados para permitir que a força de tração primária seja exercida nos membros de deformação de tensão exclusivamente, e não em quaisquer dos outros elementos da montagem do revestimento termoplástico. É pretendido que os membros de deformação de tensão sob tensão criem um efeito de centralização que servirá para manter a montagem do revestimento termoplástico em seu formato seccional cruzado deformado ou dobrado temporariamente, até que seja readaptado para ajustar-se firmemente dentro do oleoduto. As abas temporárias também
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62/70 podem ser utilizadas para auxiliar a retenção da montagem do revestimento termoplástico em seu formato deformado até que seja readaptado para ajustar-se firmemente dentro do oleoduto.
[0136] É um objeto da presente invenção fornecer uma montagem do revestimento melhorada para instalação em um oleoduto de seção cruzada cilíndrica, o referido oleoduto com uma superfície interna e uma superfície externa e com uma extremidade de início e uma extremidade de conclusão, a referida montagem do revestimento com um eixo longitudinal e uma extremidade de tração, e inicialmente fabricada com seção cruzada cilíndrica, que é temporariamente dobrada para facilitar a inserção e instalação em um oleoduto através de um dispositivo de tensão sendo puxado na extremidade de tração da montagem do revestimento, a referida montagem do revestimento ainda compreendendo um revestimento interno de núcleo com uma superfície interna e uma superfície externa, pelo menos duas camadas de resistência de forma orbital envoltas sobre a superfície externa do revestimento interno de núcleo; mais do que uma das camadas intermediárias de forma orbital envolta sobre as camadas de resistência, pelo menos dois membros de deformação de tensão para sustentar a tensão gerada pelo dispositivo de tensão durante a instalação em um oleoduto e para auxiliar de modo a provocar que a seção cruzada da montagem do revestimento permaneça temporariamente dobrada durante referidos membros de deformação colocados em proximidade e intermediárias; pelo menos um a instalação no oleoduto, os de tensão longitudinalmente protegidos pelas camadas circuito de instrumentação longitudinalmente colocado em proximidade e protegido pelas
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63/70 camadas intermediárias; e um revestimento externo com uma superfície interna e uma superfície externa colocadas sobre as camadas intermediárias.
[0137] É ainda objeto desta invenção fornecer um método melhorado para instalação de uma montagem do revestimento melhorada para instalação de uma montagem do revestimento melhorada em um oleoduto de seção cruzada cilíndrica, o referido oleoduto com uma superfície interna e uma superfície externa e com uma extremidade de início e uma extremidade de conclusão, a referida montagem do revestimento com um eixo longitudinal, e uma extremidade de tração e inicialmente fabricada com seção cruzada cilíndrica que é temporariamente dobrada para facilitar a inserção e instalação em um oleoduto através do dispositivo de tensão sendo puxado na extremidade de tração da montagem do revestimento; compreendendo as etapas de: fornecer um comprimento contínuo do revestimento interno do núcleo de seção cruzada cilíndrica com uma superfície interna e superfície externa; enrolamento de forma orbital de pelo menos duas camadas de resistência sobre a superfície externa do revestimento interno do núcleo; enrolamento de forma orbital de mais do que uma camada intermediária sobre as camadas de resistência;
colocação de forma longitudinal de pelo menos dois membros de deformação de tensão em proximidade protegidos pelas camadas intermediárias, caracterizado pelo fato de que os referidos membros de deformação de tensão sustentam a tensão gerada pelo dispositivo de tensão durante a instalação em um oleoduto e a auxiliam a fazer com que a seção cruzada do revestimento permaneça temporariamente dobrada durante a instalação no
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64/70 oleoduto; colocação de forma longitudinal de pelo menos um circuito de instrumentação em proximidade e protegido pelas camadas intermediárias; colocação e vedação de forma longitudinal de um revestimento externo com uma superfície interna e uma superfície externa sobre as camadas intermediárias; dobra temporariamente do revestimento para criar uma seção cruzada de menor área do que a seção cruzada do oleoduto para facilitar a inserção e instalação do revestimento no oleoduto; colocação de uma cabeça de tração sobre a extremidade de tração do revestimento e anexação de forma fixa da referida cabeça de tração a um dispositivo de tensão; encaixe do referido dispositivo de tensão para puxar a cabeça a partir da extremidade de início do oleoduto e retirada da montagem do revestimento através do oleoduto para a extremidade de conclusão do oleoduto; e dispositivo de tensão de desencaixe a partir da cabeça de tração e revestimento de reforma para seção cruzada cilíndrica, desta forma, encaixando a superfície externa do revestimento externo com a superfície interna do oleoduto.
[0138] A figura 22 é um diagrama em bloco da instalação da montagem do revestimento inventiva.
[0139] A figura 23 é uma visão em perspectiva de uma configuração da montagem do revestimento inventiva em uma condição temporariamente dobrada para fins de inserção em um oleoduto.
[0140] A figura 24 mostra uma seção cruzada de um oleoduto com uma montagem do revestimento dobrada temporariamente sendo retirada através do oleoduto.
[0141] A figura 1 ilustra um diagrama em bloco da instalação da montagem do revestimento inventivo em um
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65/70 oleoduto 1'. Na instalação descrita na figura 1, a montagem do revestimento melhorada é fabricada no local e puxada diretamente no oleoduto 1'. Os oleodutos de 50,8 a 1.524 mm de diâmetro podem ser recuperados.
[0142] Na configuração descrita na figura 1, os comprimentos discretos do tubo termoplástico 2' são puxados à máquina de fusão de extremidade 3' e fundidos com um comprimento precedente do tubo termoplástico 2' para formar um tubo contínuo 20', conforme o revestimento interno de núcleo da montagem do revestimento termoplástico. O tubo contínuo 20' é então puxado através de uma série de enroladores orbitais 4' e 5' que envolvem de forma orbital as camadas de resistência de reforço em volta do tubo contínuo 20'. Um terceiro enrolador orbital 6' envolve de forma orbital as camadas intermediárias em volta das camadas de resistência de reforço enquanto instala pelo menos dois membros de deformação de tensão 13', conforme mostrado nas figuras 2 e 3, e instalando tais circuitos de instrumentação conforme possam ser desejados.
[0143] O tubo contínuo 20' é retirado ao longo de
pelo menos um retrator 7' . Uma vez que o tubo contínuo 20'
foi envolvido de forma orbital com camadas de resistência e
camadas intermediárias, e ajustados com membros de deformação de tensão 13' e circuitos de instrumentação, é então envolto com um revestimento interno 23' que é fundido longitudinalmente por uma máquina de solda longitudinal 8'. Tanto as superfícies interna e externa do revestimento externo 23' podem ser ajustadas com ranhuras ou canais para monitoramento anular, inspeção, remoção do gás permeado e comunicação.
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66/70 [0144] Uma vez que ajustada com um revestimento externo 23', a montagem do revestimento termoplástico, agora totalmente montada, é retirada através de uma máquina de deformação 9' e continuamente dobrada em uma seção cruzada 10' em um C, U ou W. A extremidade de início da montagem do revestimento termoplástico temporariamente 10', projetada como a extremidade de tração, é então retirada na extremidade de início 21' de um oleoduto 1' e puxada através de um cabo de tração 11' sendo retirado através de um dispositivo de tensão 12' na extremidade de conclusão 22' do oleoduto 1'.
[0145] O cabo de tração 11' é anexado à extremidade de tensão da montagem do revestimento termoplástico dobrada temporariamente 10' através de uma cabeça de tração, não mostrada, que é ligada diretamente aos membros de deformação de tensão 13', e configurada para induzir um efeito de centralização na montagem do revestimento termoplástico dobrada temporariamente 10'. A força de tração primária da cabeça de tração será transferida aos membros de deformação de tensão 13' exclusivamente. Uma vez que a montagem revestimento termoplástico dobrada temporariamente 10' retirada através do oleoduto 1' a partir da extremidade do foi de início 21' extremidade de conclusão 22', o dispositivo de tensão 12' e a cabeça de tração são desconectados da extremidade de tração da montagem do revestimento termoplástico dobrada temporariamente
10' a montagem do revestimento termoplástico é reformada em uma seção cruzada cilíndrica, caracterizada pelo fato de que a superfície externa do revestimento externo 23' encaixa a superfície interna 16' do oleoduto 1' mostrado na figura 3.
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67/70 [0146] A figura 2 descreve uma visão em perspectiva de uma configuração da montagem do revestimento termoplástico em uma condição dobrada temporariamente 10', com uma lateral dobrada direita 18' e uma lateral dobrada esquerda 19' . O revestimento externo 23' não é mostrado na figura 2 para melhor ilustrar os membros de deformação de tensão 13'. Nesta configuração, são mostrados quatro membros de deformação de tensão 13', e, conforme ilustrado, os membros de deformação de tensão 13', alinhados opostos entre si quando a montagem do revestimento termoplástico é temporariamente dobrada. Esta configuração é pretendida para ajudar a criar uma força de centralização ou efeito de dedo chinês para deter a montagem do revestimento termoplástico dobrada temporariamente 10 em sua condição dobrada quando a tensão for aplicada aos membros de deformação de tensão 13' pela cabeça de tração, conforme a montagem do revestimento termoplástico dobrada temporariamente 10' é puxada através do oleoduto 1' através do cabo de tração 11'.
[0147] Também mostrado na figura 2, são descrições parciais das camadas envoltórias de forma orbital 14' que podem ser camadas de resistência ou camadas intermediárias.
Também mostrados, são correias de retenção alternativas 15' entre a lateral dobrada direita 18' e a lateral dobrada esquerda 19', pretendidas para deter a montagem do revestimento termoplástico em sua condição dobrada temporariamente, em adição ao efeito de centralização produzido pelos membros de deformação de tensão 13'.
Essas correias de retenção 15' são projetadas para cortar ou desconectar quando a montagem do revestimento termoplástico dobrada temporariamente 10' for expandida para seu formato
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68/70 original para atingir um ajuste justo dentro do oleoduto 1'. As correias de retenção 15' podem ser anexadas através de adesivos ou um processo de fusão.
[0148] A figura 3 ilustra uma seção cruzada de um oleoduto 1' com montagem do revestimento termoplástico dobrada temporariamente 10' sendo puxada através do oleoduto 1', que possui uma superfície externa 17' e uma superfície interna 16'. Conforme mostrado na Fig. 2, esta configuração possui quatro membros de deformação de tensão 13'.
[0149] O material termoplástico preferido para o revestimento interno do núcleo e revestimento externo é o polietileno de alta densidade (HDPE), porém outros termoplásticos podem ser utilizados.
[0150] É preferido que as camadas de resistência de reforço sejam envoltas de forma orbital para coincidir com o ângulo de tensão na parede de um recipiente de pressão fino conhecido como sendo de 54,7 graus a partir do eixo longitudinal, e que as camadas de resistência sejam envoltas em direções opostas ou mão oposta para garantir a uniformidade do reforço.
[0151] É também preferido que as camadas envoltórias 14', tanto de resistência e intermediária, sejam feitas de material de alta resistência ou uma combinação de materiais de alta resistência, tais como KEVLAR®, SPECTRA® ou VECTRAN®, seja em forma de fibra ou fita. Da mesma forma, os membros de deformação de tensão 13' devem ser de material de alta resistência ou uma combinação de materiais de alta resistência, tais como, KEVLAR®, SPECTRA®, VECTRAN®, ou fibra de carbono.
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69/70 [0152] O cabo de tração 11' é preferivelmente um cabo sintético de alta resistência, tal como o Filamento PLASMA® 12' pela PugetSoundRope.
[0153] Também é pretendido que o adesivo ou outras técnicas de fusão possam ser utilizadas para instalar ou otimizar a instalação de quaisquer das camadas envoltórias 14', os membros de deformação de tensão 13' ou quaisquer dos circuitos de instrumentação instalados na montagem do revestimento termoplástico.
[0154] É também pretendido que o revestimento externo da montagem do revestimento termoplástico possa ter ranhuras em um ou ambos os lados para criar corredores anulares entre a montagem do revestimento termoplástico e o oleoduto ou entre o revestimento externo e a camada intermediária para monitoramento, inspeção, remoção do gás permeado e comunicação.
Legenda das figuras
Figura 11
11.1: Laser DEB
11.2: Modulado E/O
11.3: EDFA
11.4: Comutador ótico 1x2
11.5: Porta ótica 1
11.6: Ao cabo
11.7: Do cabo
11.8: Porta ótica 2
11.9: Filtro ótico
11.10: Aquisição de dados de alta velocidade
11.11: Cartão dps de controle
11.12: Gui de interface de usuário gráfica
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70/70
11.13: Pc do painel de tela de toque
11.14: Banco de dados
11.15: Acesso remoto
Figuras 20A, 20B, 20C e 20D
20.1: Direção do percurso
Figuras 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, 21F, 21G, 21H e 21I
21.1: Núcleo de novo enrolamento
21.2: Rolo de composição
21.3: Núcleo de compensação.
Petição 870190053204, de 11/06/2019, pág. 82/92

Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1 . MÉTODO PARA
    MECANISMO EM UM OLEODUTO,
    OPERAR UM CONTROLADOR DE UM em que o oleoduto compreende um revestimento composto por uma primeira camada cilindro oco de material polimérico com (10) tendo um flexibilidade suficiente para ser comprimido, deformado e reformado, uma segunda camada (20) tendo um material de revestimento de reforço de tecido, o material de envoltório de reforço de tecido enrolado em torno da primeira camada (10), uma terceira camada (30) tendo um material de revestimento de reforço de tecido enrolado em torno da segunda camada (20), o revestimento tendo uma primeira extremidade espaçada de uma segunda extremidade, pelo menos um elemento de reforço no revestimento e que se estende da primeira extremidade para a segunda extremidade do revestimento, a uma pluralidade de membros de fibras enrolados ao redor e fora do pelo menos um membro de reforço, em que o material de revestimento de reforço de tecido das segunda e terceira camadas tem pelo menos um de: material de fibras de alta resistência com baixo peso , material balístico, fibras de polietileno de alto peso molecular altamente orientadas, polietileno de alto peso molecular fibras, material de polímero de cristal líquido, tecido feito de fibras de carbono e/ou fibras de vidro, material reforçado com fibra de carbono, material de aramida e material de para-aramida;
    sendo a disposição tal que em uso , o referido revestimento tem uma estrutura autônoma que se encaixa firmemente dentro do dito tubo e é capaz de suportar alta pressão, mas que é deformável em uma forma deformada para facilitar a instalação no dito tubo, a referida pluralidade de fibras
    Petição 870190053204, de 11/06/2019, pág. 83/92
  2. 2/7 membros que ajudam a manter o posicionamento do referido pelo menos um elemento de reforço de membro para as referidas segunda e terceira camadas, e facilitando a integridade do referido revestimento enquanto ele está sendo instalado no dito tubo; o óleoduto tendo uma estrutura de tubo exterior e um revestimento dentro dela, o método caracterizado por receber com um sistema de controle um sinal de medição de um sistema de medição em comunicação com a tubagem, o revestimento tendo uma primeira camada tendo um cilindro oco de material polimérico, uma segunda camada tendo material de envoltório, o material de enrolamento enrolado em torno da primeira camada, uma terceira camada tendo material de envoltório enrolado em torno da segunda camada, a terceira camada num ângulo em relação à segunda camada (20), tendo o revestimento uma primeira extremidade espaçada de uma segunda extremidade, pelo menos um elemento de reforço no revestimento e que se prolonga desde a primeira extremidade até a segunda extremidade do revestimento, o revestimento tendo uma estrutura autônoma, pelo menos um cabo de fibra óptica (60) que se prolonga ao longo do revestimento e uma cobertura protetora sobre e ao redor do revestimento, o sistema de medição recebendo sinais do pelo menos um cabo de fibra óptica (60) indicativo de qualquer tipo de temperatura dentro e pressão sobre o encanamento, controlar o controlador com o sistema de controle em resposta ao sinal de medição; e o sistema de controle que correlaciona as medidas de deformação no pipeline com dados de teste de longo prazo da análise de regressão, como um teste ASTM D 2992 e determinando a integridade do referido revestimento de forma contínua.
    Petição 870190053204, de 11/06/2019, pág. 84/92
  3. 3η
    2 . MÉTODO PARA OPERAR UM CONTROLADOR DE UM MECANISMO EM UM OLEODUTO, de acordo com a reivindicação número 1, caracterizado por ter ainda o passo do referido sistema de medição ou o referido sistema de controle anotando uma anomalia ou pico de temperatura ou tensão ou ambos na referida tubagem.
    3 . MÉTODO PARA OPERAR UM CONTROLADOR DE UM MECANISMO EM UM OLEODUTO, de acordo com a reivindicação número 1 ou 2, caracterizado por ter ainda o passo do referido sistema de controle que ativa um alarme ou um sistema de alarme quando é alcançado um valor de alarme para temperatura, tensão ou ambos.
  4. 4 . MÉTODO PARA OPERAR UM CONTROLADOR DE UM MECANISMO EM UM OLEODUTO, de acordo com a reivindicação número 1, 2 ou 3, caracterizado por ter ainda o processo do referido sistema de controle utilizando o referido sinal de medição para fornecer indicações de problemas potenciais, alarmes automáticos e/ou desligar a referida tubagem ou o referido aparelho sobre o mesmo.
  5. 5 . MÉTODO PARA OPERAR UM CONTROLADOR DE UM
    MECANISMO EM UM OLEODUTO, de acordo com a reivindicação número 1, 2, 3 ou 4, caracterizado por o referido aparelho ter um par de válvulas de tubagem, o método tendo ainda o passo de, em resposta a sinais que indicam um vazamento e/ou uma alteração na condição da tubagem a uma localização entre as válvulas de tubagem, fechamento e/ou manipulação de uma ou de ambas as válvulas de tubagem para isolar ou controlar seletivamente o fluxo de fluido através do comprimento da tubulação entre eles.
    Petição 870190053204, de 11/06/2019, pág. 85/92
    4/7
  6. 6. MÉTODO PARA INSTALAÇÃO DE MONTAGEM DE REVESTIMENTO EM UM OLEODUTO DE SEÇÃO CRUZADA CILÍNDRICA, o revestimento composto por uma primeira camada (10) tendo um cilindro oco de material polimérico com flexibilidade suficiente para ser comprimido, deformado e reformado, uma segunda camada (20) tendo um material de revestimento de reforço de tecido, o material de envoltório de reforço de tecido enrolado em torno da primeira camada (10), uma terceira camada (30) tendo um material de revestimento de reforço de tecido enrolado em torno da segunda camada (20), o revestimento tendo uma primeira extremidade espaçada de uma segunda extremidade, pelo menos um elemento de reforço no revestimento e que se estende da primeira extremidade para a segunda extremidade do revestimento, uma pluralidade de membros de fibras enrolados ao redor e fora do pelo menos um membro de reforço, em que o material de revestimento de reforço de tecido das segunda e terceira camadas tendo pelo menos um material de fibras de alta resistência com baixo peso, material balístico, fibras de polietileno de alto peso molecular altamente orientadas, polietileno de alto peso molecular fibras, material de polímero de cristal líquido, tecido feito de fibras de carbono e/ou fibras de vidro, material reforçado com fibra de carbono, material de aramida e material de para-aramida; sendo a disposição tal que, em uso, o referido revestimento tem uma estrutura autônoma que se encaixa firmemente dentro do dito tubo e é capaz de suportar alta pressão, mas que é deformável em uma forma deformada para facilitar a instalação no dito tubo, a referida pluralidade de fibras membros que ajudam a manter o posicionamento do referido pelo menos um elemento de reforço
    Petição 870190053204, de 11/06/2019, pág. 86/92
    5/7 de membro para as referidas segunda e terceira camadas, e facilitando a integridade do referido revestimento enquanto ele está sendo instalado no dito tubo;
    sendo um método melhorado para instalação de uma montagem do revestimento (12) em um oleoduto (10 4) , (110) de seção cruzada cilíndrica, referido oleoduto (104), com uma superfície interna e uma superfície externa e com uma extremidade de início e uma extremidade de conclusão, a referida montagem do revestimento (12) com um eixo longitudinal, e uma extremidade de tração para instalação em um oleoduto (104), (110) por um dispositivo de tensão (12') puxado na extremidade de tração da montagem do revestimento (12); tendo as etapas de: a) fornecimento de um comprimento contínuo do revestimento interno do núcleo de seção cruzada cilíndrica com uma superfície interna e superfície externa; b) enrolamento de forma orbital de pelo menos duas camadas de resistência sobre a superfície externa do revestimento interno do núcleo; c) enrolamento de forma orbital de mais do que uma camada intermediária sobre as camadas de resistência; d) colocação de forma longitudinal de pelo menos dois membros de deformação de tensão em proximidade e protegidos pelas camadas intermediárias, para a obtenção do revestimento composto, caracterizado por os referidos membros de deformação de tensão sustentarem a tensão gerada pelo dispositivo de tensão durante a instalação em um oleoduto e auxílio ao provocar a seção cruzada da montagem do revestimento para permanecer temporariamente dobrada durante a instalação no oleoduto; e) colocação de forma longitudinal de pelo menos um circuito de instrumentação em proximidade e protegido pelas camadas intermediárias; f)
    Petição 870190053204, de 11/06/2019, pág. 87/92
    6Π colocação e vedação de forma longitudinal de um revestimento externo com uma superfície interna e uma superfície externa sobre as camadas intermediárias; g) dobra temporariamente do revestimento para criar uma seção cruzada de menor área do que a seção cruzada do oleoduto para facilitar a inserção e instalação da montagem do revestimento no oleoduto; h) colocação de uma cabeça de tração na extremidade de tração da montagem do revestimento (12) e anexação de forma fixa da referida cabeça de tração a um dispositivo de tensão (12'); i) encaixe do referido dispositivo de tensão (12') para puxar a cabeça de tração a partir da extremidade de início do oleoduto (104), (110) e retirar a montagem do revestimento (12) através do oleoduto (104), (110) para a extremidade de conclusão do oleoduto (104), (110); j) desencaixe do dispositivo de tensão (12') da cabeça de tração e; k) reforma de uma montagem do revestimento (12) para a seção cruzada cilíndrica encaixar-se na superfície externa do revestimento externo (23') com a superfície interna do oleoduto (104), (110).
  7. 7. MÉTODO PARA INSTALAÇÃO DE MONTAGEM DE REVESTIMENTO EM UM OLEODUTO DE SEÇÃO CRUZADA CILÍNDRICA, de acordo com a reivindicação número 6, caracterizado por o revestimento interno do núcleo fornecido ser polietileno de alta densidade.
  8. 8. MÉTODO PARA INSTALAÇÃO DE MONTAGEM DE REVESTIMENTO EM UM OLEODUTO DE SEÇÃO CRUZADA CILÍNDRICA, de acordo com a reivindicação número 6, caracterizado por o revestimento internofornecido ser polietileno de alta densidade.
    Petição 870190053204, de 11/06/2019, pág. 88/92
    7/7
  9. 9. MÉTODO PARA INSTALAÇÃO DE MONTAGEM DE REVESTIMENTO EM UM OLEODUTO DE SEÇÃO CRUZADA CILÍNDRICA, de acordo com a reivindicação número 7, caracterizado por o revestimento interno fornecido ser polietileno de alta densidade.
  10. 10. MÉTODO PARA INSTALAÇÃO DE MONTAGEM DE REVESTIMENTO EM UM OLEODUTO DE SEÇÃO CRUZADA CILÍNDRICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de número 6 a 9 caracterizado por o dispositivo de tensão (12') ainda ter um cabo de tração (11') de cabo sintético de alta resistência.
  11. 11. MÉTODO PARA INSTALAÇÃO DE MONTAGEM DE REVESTIMENTO EM UM OLEODUTO DE SEÇÃO CRUZADA CILÍNDRICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de números 6 a 10, caracterizado por pelo menos uma superfície do revestimento externo (23') ser ajustada com ranhuras (71), (72).
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