BRPI0612355A2 - aperfeiçoamento em um núcleo tubular polimérico que é submetido à pressão interna de fluido, método, tubulação flexìvel reforçada, sistema e conjunto de tubulações flexìveis reforçadas - Google Patents

Abstract

APERFEIçOAMENTO EM UM NúCLEO TUBULAR POLIMERICO QUE é SUBMETIDO à PRESSAO INTERNA DE FLUIDO, MéTODO, TUBULAçAO FLEXìVEL REFORçADA, SISTEMA E CONJUNTO DE TUBULAçOES FLEXìVEIS REFORçADAS. Uma tubulação flexível reforçada que tem um membro de núcleo tubular e uma pluralidade de membros de fita de reforço enrolados sobre o membro de núcleo; o membro de fita mais interno inclui uma pluralidade de aberturas que se comunicam com a superfície externa do membro de núcleo; e um material de polímero encaixado nas aberturas na fita de maneira tal que o material de polímero entra em contato com o membro de núcleo e a fita para melhorar a força de cingimento e a resistência ao colapso da tubulação. A camada de polímero também pode ser ligada à fita de reforço externa para conferir resistência à abrasão à tubulação flexível reforçada.

Description

APERFEIÇOAMENTO EM UM NÚCLEO TUBULAR POLIMÉRICO QUEÉ SUBMETIDO À PRESSÃO INTERNA DE FLUIDO, MÉTODO, TUBULAÇÃOFLEXÍVEL REFORÇADA, SISTEMA E CONJUNTO DE TUBULAÇÕESFLEXÍVEIS REFORÇADAS

CAMPO TÉCNICO

O campo da invenção refere-se a fitas reforçadasutilizadas com tubulação ou tubos flexíveis para a conduçãosubaquática ou por terra de petróleo ou outros fluidos e aométodo de manufatura.

ANTECEDENTES

Este é um aperfeiçoamento da invenção descrita naPatente U.S. número 6.4 91.779. Quando a tubulação alidescrita é utilizada para o transporte de gás comprimido, umpouco de gás pode permear através do núcleo interno ou datubulação com o passar do tempo e aglomerar entre o núcleointerno e as extrusões, causando uma pressão interna elevadaconstante no núcleo. Embora não se trate de um problema sobcircunstâncias normais, isto pode causar um problema se apressão no furo da tubulação for liberada mais rapidamentedo que a pressão entre as camadas. Quando isso acontece, onúcleo interno pode entrar em colapso devido ao diferencialde pressão adverso e a sua fraca força de cingimento. Algumgrau de proteção pode ser conferido às tubulações ao aliviara pressão entre as duas extrusões através de uma válvula ouválvulas nos componentes de extremidade, mas isto éinsuficiente para todas as circunstâncias e o colapso donúcleo interno ainda pode ocorrer.

O colapso da tubulação acontecia no passado comtubulações da técnica anterior que têm tubulações flexíveisà base de aço e, portanto, as tubulações da técnica anteriorutilizadas para a transmissão de gás são construídasnormalmente utilizando uma carcaça metálica de travamentocentral sob o núcleo interno. A carcaça metálica confereresistência radial suficiente para suportar quaisquer forçasde colapso geradas pelo cenário descrito acima, mas odiâmetro global da tubulação requer necessariamente umaumento de duas vezes a espessura da carcaça. Além disso, ainclusão de uma carcaça aumenta cada camada de reforço parao mesmo desempenho porque as camadas de reforço têm que serenroladas em diâmetros maiores.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

0 método e o dispositivo obtidos de acordo com estemétodo da invenção estão descritos abaixo com base no métododa invenção de fixar o núcleo ou a tubulação interna àprimeira camada de reforço, impedindo desse modo que onúcleo interno entre em colapso quando a pressão em suasuperfície externa for maipr do que em seu furo. Ao fixar onúcleo ou a tubulação interna à primeira camada de reforço,a sua pressão de colapso se transforma então na soma dapressão de colapso do núcleo interno e naquela do primeiroreforço, que pode ser enrolado como pressão de reforço oucomo uma camada de cingimento.

0 método da presente invenção melhora com um núcleotubular polimérico que é sujeito à pressão de fluidointerna, e que tem uma pluralidade de fitas de reforçoenroladas sobre o mesmo para resistir à pressão de fluidointerna, tal como é mostrado na. patente U.S. n° . 6.491.779.

Cada fita que entra em contato com o núcleo tem umasuperfície interna em contato com a superfície externa donúcleo.

0 aperfeiçoamento compreende a formação de umapluralidade de aberturas lateralmente espaçadas na fita,cada uma das quais fica em comunicação com a superfícieexterna do núcleo; o encaixe de um polímero nas aberturaslateralmente espaçadas; e a ligação do polímero encaixado nafita ao polímero do núcleo, por meio do que um colapso donúcleo é impedido quando ocorrer uma redução na pressão defluido interna no núcleo.

A ligação pode ser realizada ao soldar o polímeroencaixado na fita ao polímero do núcleo mediante a aplicaçãode calor, ou a aplicação de um adesivo entre o polímeroencaixado na fita e o polímero do núcleo, ou por outrosmétodos de ligação.

Utilizando esse método, o furo da tubulaçãopermanece liso ao invés de ficar corrugado, o que melhora ofluxo de fluido ou gás e a prevenção do colapso do forrotransforma-se então em uma questão de escolha da força dereforço apropriada enquanto se assegura que a fita inferiorcom a sua camada integral de polímero não se separe donúcleo nem seja separada sob as forças previstas.

De um ponto de vista prático, a maior parte dosnúcleos de polímero é geralmente, quando não impossível,difícil de ligar, e onde este é o caso, um método preferidoconsiste em fazer com que a primeira fita em cada pilha defita de reforço seja enrolada sobre o núcleo com o mesmopolímero ou um polímero compatível unido à sua superfícieinferior de modo que a pilha de reforço possa ser soldada ouligada ao diâmetro externo do núcleo. Algumas vezes épossível ligar polímeros similares uns aos outros, mas épreferível que o calor localizado seja aplicado à interfaceentre a fita e a superfície externa do núcleo e a pressãogerada durante o processo de enrolamento será utilizada paraligar os conjuntos entre si.

As fitas de polímero travadas nas fitas de reforçotambém podem ser utilizadas na parte externa de uma camadade reforço para formar uma camisa externa que forma umrevestimento anti-desgaste ou uma barreira contra corrosãopara proteger as camadas internas da tubulação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSA FIGURA IA é uma vista de uma realização dainvenção que mostra a camada interna.

A FIGURA IB é uma vista de uma realização dainvenção que mostra a camada interna e a camisa externa.

A FIGURA 2 é uma vista isométrica de um arranjotípico de fibra para a fita de uma realização da presenteinvenção.

A FIGURA 2A é uma vista isométrica de um método deconstrução de uma realização da invenção com um dispositivode extrusão.

A FIGURA 3 é uma vista de uma realização dainvenção que mostra a camada interna e as aberturas forma derebite no laminado perfurado.

A FIGURA 4 é uma ilustráção isométrica esquemáticade um método de construção da invenção que mostra o forro eo núcleo enrolado.

A FIGURA 5 é uma vista isométrica de uma tubulaçãoproduzida de acordo com a presente invenção, mostrando oarranjo das fitas enrolada sobre o tubo condutor de fluidoou o núcleo.

A FIGURA 5A é uma vista de uma realização dainvenção que mostra uma aba que se estende além da largurado laminado.

A FIGURA 6B é uma vista de uma realização dainvenção que mostra as. abas que se estendem sobre fitasadjacentes.

MELHOR MODO PARA PRATICAR A INVENÇÃO

Com referência agora à FIGURA IA, a letra A-Irefere-se de maneira geral a uma pluralidade de fitassobrepostas 15, com uma fita interna 18 que tem inicialmenteuma pluralidade de perfurações 17 que são espaçadaslateralmente umas das outras e podem ser formadas por meiode perfuração ou então são formadas longitudinalmente nafita 18. A fita 18 tem um polímero ou um outro materialextrudável que preenche as perfurações 17 e também tem depreferência uma camada de polímero substancialmente contínua16 ligada à mesma. A fita 18 na presente invenção pode seruma fita de reforço, uma fita aglutinável, uma fita depequena fração de volume, ou uma fita de fração de volumeigual a zero. A fração de volume de fibra em uma fita, comoé sabido no estado da técnica, é igual ao volume da fibradividido pela soma do volume da fibra mais o volume damatriz, onde a matriz é geralmente uma resina. Em outraspalavras, a fita de pequena fração de volume é geralmenteuma fita com uma quantidade relativamente pequena de fibras,ao passo que uma fita com um volume igual a zero égeralmente uma fita sem nenhuma fibra.

As perfurações ou vácuos iniciais 17 na fita 18,quando preenchidas com o polímero, agem como "rebites" oucunhas para prender mais firmemente o polímero da fita 18 aonúcleo C, e para servir desse modo para impedir o colapso donúcleo C. De preferência, o formato das perfurações 17 parao polímero nelas presente é formado com superfíciesafuniladas que se estendem para cima e para fora tal comomostrado na FIGURA IA, de modo que o polímero curado nasperfurações 17 trava e prenda o núcleo C à fita 18 quandoeles são ligados um ao outro, para impedir o colapso donúcleo C quando a pressão de fluido no núcleo C ésuficientemente baixa para fazer com que ocorra um colapso.

A camada de polímero 16 fica localizada no lado mais baixoda fita A. Um ou mais laminados ou camadas 15 são aplicadasentão em cima da fita 18 para conferir a força de cingimentoou um outro reforço.

Uma realização alternativa da fita A-2 da invençãoé mostrada na FIGURA IB, na qual uma camada de polímero 16fica localizada abaixo do laminado 18 e abaixo de umlaminado 15. Além disso, uma camada de polímero 16b ficalocalizada acima da fita superior 18b, que fica acima dolaminado 15. Múltiplas camadas ou laminados 15 também podemser utilizadas. Em vez de um polímero nas camadas 16 ou 16b,também podem ser utilizados materiais alternativos que sejamcompatíveis com a composição do material do tubo ou donúcleo C. A realização na FIGURA IB também pode serconstruída sem nenhuma resina ou adesivo ou outro materialentre o laminado perfurado superior 18b, o laminado 15 e olaminado perfurado inferior 18, de modo que as camadaspossam deslizar umas em relação às outras para reduzir arigidez do laminado 15 em relação à interface dos laminadoperfurados 18 e 18b e, portanto, incrementa a flexibilidadedo conjunto inteiro das fitas A na tubulação C.

Na FIGURA 2, é mostrada uma fita de fibrascosturada ou tecida T mencionada nas patentes U.S. números6.491.779 e 6.804.942 do inventor. As patentes U.S. números6.491.779 e 6.804.942, que descrevem de uma maneira maisampla a fita T, são aqui incorporadas a título dereferência. A fita T inclui as fibras de urdidura 11 e asfibras de trama 12, as quais são unidas umas às outras pormeio de pontos 14. A fita resultante T forma uma estruturade treliça aberta que pode então ser impregnada com epóxi,éster de vinila ou uma outra resina que resulta em umamatriz de furos entre as fibras carregadas com resina.

Conforme mostrado na FIGURA 2A, a fita T pode serpassada então através de uma extrusora de polímero 42 naqual um polímero em fusão pode ser introduzido sob pressãoatravés de uma entrada 44 e para a matriz dos furos na fita T.

Na FIGURA 3, a fita A-3 é construída mediante aextrusão de um perfil ou uma forma preferida que tenhasulcos longitudinais 17b ao longo de seu comprimento. Operfil da camada de polímero sulcada 16 pode ser moldado naforma da abertura ou da seção transversal de um molde. Ossulcos 17b podem ser preenchidos com um material composto,uma resina, um adesivo ou uma pasta feita de fibras curtas eresina, ou outros materiais' de carga 17c, tanto durantequanto antes da aplicação das fitas à fita ao núcleo C. Afita resultante A-3 pode ser soldada em sua superfícieinferior 16 a um tubo compatível C de um material compatívele ser ligada à camada ou laminado 15 acima da camada depolímero 16.

A FIGURA 4 mostra um método preferido de produzir afita A-1. 0 laminado perfurado 18 é mostrado fora do forroda resina, e paralelo às fitas 15, as quais são passadasatravés de um forro de resina 32 quando a resina é injetadana entrada 35. A resina é injetada geralmente sob pressão. Aresina irá preencher os sulcos na fita e travar a pilha delaminados 15 conjuntamente quando a resina curar. 0 laminadoperfurado 18 também pode ser passado através do forro deresina 32 juntamente com as fitas 15, sendo que o laminadoperfurado 18 é ligado conjuntamente com as fitas 15 com aresina ou um outro material de aglutinação. Deve ficarcompreendido que realizações alternativas das fitas A-2 ouA-3 também podem ser aplicadas ao núcleo C tal como visto naFIGURA 5. Um fio de retenção 22 é mostrado unido ao topo doforro de resina 32. 0 fio 22 de retenção 22 é utilizado parafixar a posição do forro 32 durante o processo defabricação. Fios de retenção 22 adicionais podem serposicionados no fundo do forro 32 ou o forro 32 pode sersuportado com uma estrutura alternativa ou bem conhecida.

A camada de polímero 16 pode ser ligada àsuperfície da tubulação ou do núcleo C mediante oaquecimento das superfícies são unidas com um aquecedor 4 0apropriado. O aquecimento e a pressão do desenrolamento dafita A na superfície do núcleo C resulta em uma ligaçãosoldada entre a camada de polímero 16 e a superfície donúcleo C. A camada de polímero 16 também pode ser ligada comum adesivo ou um outro agente de aglutinação.

A FIGURA 5 mostra a tubulação da invenção depoisque a fita foi aplicada ao núcleo C. A camada de polímero 16ê mostrada ligada ao núcleo C e também ligada à camadaperfurada 18. A configuração resultante confere a força decingimento reforçada para a estrutura descrita acima paraimpedir o colapso da tubulação na eventualidade de umapressão reduzida na tubulação ou no núcleo C tal comoexplicado acima. As camadas adicionais de laminado 15 sãomostradas enroladas fora da camada perfurada 18. Uma camisaexterna B mostrada na FIGURA 5, a qual confere a resistênciaà abrasão e química, é mostrada fora das camadas de laminado 15.

A realização mostrada na FIGURA IB, que podeincluir somente uma camada de polímero 16b com polímerodependente 17b na camada superior 18b, na camada superior daparte externa pode ser enrolada em torno do núcleo C paraformar uma construção modificada da FIGURA IB que confere aresistência ao desgaste, proteção contra corrosão e umasuperfície que é apropriada para finalidades deidentificação.

Na FIGURA 6A, é mostrada uma realização alternativaque inclui uma aba de polímero 16a que estende o polímeroalém da largura das camadas de laminado 15 e do laminadoperfurado 18. Conforme mostrado na FIGURA 6B, a aba depolímero 16a unida estende-se para cima e por sobre ascamadas adjacentes de laminado 15, e pode ser utilizada paraseparar as pilhas espirais de camadas de reforço tal comomostrado.

A apresentação e a descrição antecedentes dainvenção são ilustrativas e explanatórias da mesma, e váriasmudanças nos detalhes do aparelho e da construção ilustradose no método de operação podem ser feitas sem que se desviedo caráter da invenção.

Claims (10)

1. APERFEIÇOAMENTO EM UM NÚCLEO TUBULARPOLIMÉRICO QUE É SUBMETIDO À PRESSÃO INTERNA DE FLUIDO, eque tem uma pluralidade de fitas de reforço adesivasenroladas sobre o mesmo para resistir à pressão de fluidointerna, e em que em cada fita que fica em contato com odito núcleo tem uma superfície interna em contato com asuperfície externa do dito núcleo, caracterizado pelo fatode compreender:a. a formação de uma pluralidade aberturaslateralmente espaçadas na dita fita que ficam em comunicaçãocom a superfície externa do dito núcleo;b. o encaixe de um polímero nas ditas aberturas; ec. a ligação do polímero encaixado na fita aopolímero do núcleo, por meio do que um colapso do núcleo éimpedido quando ocorrer uma redução na pressão de fluidointerna no núcleo.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a dita ligação compreende asoldagem do polímero encaixado na fita ao polímero do núcleomediante a aplicação de calor.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a dita ligação compreende aaplicação de um adesivo entre o polímero encaixado na fita eo polímero do núcleo.

4 . TUBULAÇÃO FLEXÍVEL REFORÇADA, caracterizadapelo fato de compreender:a. um membro de núcleo tubular;b. uma pluralidade de membros de fita de reforçoenrolados sobre o dito membro de núcleo;c. em que o membro de fita mais interno tem umapluralidade de aberturas em comunicação com a superfícieexterna do dito membro de núcleo; ed. o material de polímero encaixado nas ditasaberturas no dito membro de fita mais interno em que o ditomaterial entra em contato com o dito membro de núcleo e odito membro de fita mais interno.

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que:as aberturas no dito membro de fita mais interno seafunilam para fora rumo à superfície exterior do dito membrode fita mais interno..

6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que:o membro de fita mais externo tem uma pluralidadede aberturas que o atravessam.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que:as ditas aberturas e a superfície externa do ditomembro de fita mais externo incluem um material de polímeropor meio do qual o dito polímero no dito membro de fita maisexterno forma uma superfície resistente ao desgasteaglutinada para a dita tubulação flexível reforçada.

8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que:o dito material de polímero estende-se além daborda do dito membro de fita para formar uma camadasobreposta em que a dita camada sobreposta se estende porcima de um membro de fita adjacente.

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que:algumas aberturas da dita pluralidade de aberturasestendem-se longitudinalmente na fita, são lateralmenteespaçadas umas das outras, e o polímero nas mesmas fica emcomunicação com as superfícies externas do dito membro denúcleo para formar uma ligação com o dito membro de núcleo.

10. CONJUNTO DE TUBULAÇÕES FLEXÍVEIS REFORÇADAS,caracterizado pelo fato de compreender:a. uma pluralidade de membros de fita de reforçoenrolados sobre um núcleo interno;b. em que o membro de fita mais externo tem umapluralidade de aberturas; ec. material de polímero encaixado nas ditasaberturas no dito membro de fita mais externo, por meio doque o dito polímero no dito membro de fita mais externoforma uma superfície resistente ao desgaste aglutinada paraa dita tubulação flexível reforçada.