BRPI0619340A2

BRPI0619340A2 - processos de adesão de forro

Info

Publication number: BRPI0619340A2
Application number: BRPI0619340-4A
Authority: BR
Inventors: Kimberly Dawn Farnsworth; Laurence Waino Mckeen; William Isaac Hoffman
Original assignee: Du Pont; Crane Resistoflex
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2011-09-27
Also published as: WO2007050948A2; EA200801179A1; CN101305237A; CA2621118A1; TW200720070A; WO2007050664A1; WO2007050948A3; US20070095473A1; EP1945992A1

Abstract

PROCESSOS DE ADESãO DE FORRO A presente invenção refere-se a processo de adesão de forro de polímero previamente formado à superfície de cano por meio de aquecimento do cano por indução. O forro pode compreender fluoropolimero. O forro pode ser aplicado à superfície interna ou à superfície externa do cano. A presente invenção é particularmente útil para a adesão de forro à superfície interna de cano de poço de petróleo. Desta forma, com o processo de aquecimento por indução de acordo com a presente invenção, é possível aderir forro previamente formado à superfície interna de cano de poço de petróleo que seja capaz de reduzir e até eliminar a deposição (acúmulo) de um ou mais dentre asfaltenos, cera de parafina e escamas inorgânicas sobre a superfície interna do cano de óleo. Preferencialmente, esta redução é de pelo menos 40%, preferencialmente pelo menos 50% ou mais, para pelo menos um destes materiais em comparação com o oleoduto não forrado e, de maior preferência, pelo menos 40% para todos eles. Em realização preferida do processo, a resistência ao descascamento do forro previamente formado aderido à superfície do cano é de pelo menos 11,5 kg-força por centímetro. Em outras realizações preferidas do processo, é utilizado primer ou auxiliar adesivo na adesão do forro previamente formado à superfície do cano.

Description

"PROCESSOS DE ADESÃO DE FORRO"

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a processo de adesão de forro à superfície de cano e, particularmente, cano de poço de petróleo, por meio de aquecimento do cano por indução. O aquecimento por indução conduz calor para o forro, de forma a aderir o forro à superfície do cano. O forro pode compreender fluoropolímero.

Antecedentes da Invenção

Canos utilizados na produção e transporte de substâncias estão sujeitos a corrosão e obstruções. Exemplo desse cano é oleoduto que geralmente é grande e, por razões de economia, é fabricado com aço carbono em vez de ligas resistentes à corrosão mais caras. A corrosão é induzida pelo ambiente subterrâneo quente em que os canos verticais conduzem óleo a partir de depósitos profundamente enterrados até a superfície da terra. Materiais tais como água, enxofre, dióxido de enxofre e dióxido de carbono, presentes no óleo tipicamente o tornam ácido, causando corrosão da superfície interna do cano. Mesmo sob temperaturas mais baixas, as tubulações de transporte que se estendem por longas distâncias perto da superfície terrestre experimentam os efeitos da corrosão devido aos longos tempos de contato envolvidos. Canos corroídos são de substituição cara e difícil.

São conhecidos métodos de forração de membros tubulares tais como canos; vide, por exemplo, a Patente Norte-Americana n° 2.833.686 de Sandt e a Descrição de Pesquisa n° 263060, que descrevem forros feitos de politetrafluoroetileno, que é fluoropolímero não processável por fusão. Estas duas referências utilizam agente aglutinante de etileno propileno fluoretado, que não fornece aderência particularmente boa devido geralmente às propriedades não adesivas de fluoropolímeros.

Forro previamente formado de fluoropolímero para cano é descrito na Patente Norte-Americana n° 3.462.825 de Pope. Entretanto, ciclização de temperatura e pressão que pode ocorrer no uso desses canos forrados pode causar deformação do forro, puxando para longe a superfície interna, permitindo acúmulo de gases e líquidos entre o forro e a superfície de parede.

Este acúmulo resulta em formação de bolhas na superfície intermediária metálica e eventual deformação do forro para restringir e possivelmente bloquear o interior do cano.

WO 2005/100843 descreve o uso de forro previamente formado de fluoropolímero aderido a superfície de cano com o auxílio de camada de primer que contém fluoropolímero e aglutinante de polímero resistente ao calor.

EP 0.278.685 emprega adesivos epóxi fotocuráveis para união de fluoropolímeros a substratos metálicos.

O que seria desejável é cano com superfície interna que resista ao depósito de materiais inorgânicos e materiais orgânicos insolúveis e possua resistência aos efeitos corrosivos de ácidos. Além disso, existe desejo que a superfície interna seja durável e possa aderir-se bem ao cano, não sendo propensa a deformação quando submetida a condições corrosivas por muitos anos em ambientes desfavoráveis.

Descrição Resumida da Invenção

Com a presente invenção, aplica-se aquecimento por indução ao cano forrado. O calor é transferido do cano para o lado externo do forro, permitindo que o lado externo do forro atinja temperatura mais alta que o lado interno do forro, de forma que ele possa aderir-se ao cano enquanto o lado interno do forro permanece mais frio durante o aquecimento. Isso permite que o forro mantenha a sua forma, de maneira a limitar o colapso bem como contração.

Além disso, o forro possui maior contração durante o resfriamento que o cano, o que tenderia a puxar o forro para longe da superfície interna do cano. O uso de aquecimento por indução ajuda a reduzir este efeito. Ao evitar que o forro deforme-se ou seja puxado para longe da superfície interna do cano, o uso de aquecimento por indução de acordo com a presente invenção causa aderência do forro à superfície interna do cano, de forma a evitar o acúmulo de gases e líquidos entre o forro e a superfície de parede e o conseqüente estreitamento do trajeto de fluxo de óleo.

Com o processo de aquecimento por indução de acordo com a presente invenção, portanto, é possível aderir à superfície interna de cano de poço de petróleo forro previamente formado que é capaz de reduzir a eliminar a deposição (acúmulo) de um ou mais dentre asfaltenos, cera de parafina e escamas inorgânicas sobre a superfície interna do oleoduto. Preferencialmente, esta redução é de pelo menos 40%, preferencialmente pelo menos 50%, para pelo menos um destes materiais em comparação com o oleoduto não forrado e, de maior preferência, pelo menos 40% para todos eles. Estas reduções percentuais podem ser determinadas por meio de medições periódicas da quantidade de acúmulo no interior do cano ou simplesmente por meio de observação do aumento para mais do dobro do tempo de produção antes que o poço de petróleo necessite ser fechado para limpeza. Estas reduções de deposição são acompanhadas pelo benefício adicional de proteção contra a corrosão em comparação com canos de óleo não forrados. O desempenho de deposição reduzida dos canos forrados de acordo com a presente invenção é contrário ao resultado obtido para oleodutos que possuem forro interno de resina epóxi que se encontra em contato com o óleo.

De acordo com a presente invenção, portanto, é fornecido processo de adesão de forro previamente formado que compreende polímero à superfície interna de cano, que compreende o aquecimento por indução do cano para conduzir calor ao forro, de forma a aderir o forro à superfície do cano.

O processo de aquecimento por indução de acordo com a presente invenção é especialmente útil na adesão de forro previamente formado que é fabricado com fluoropolímero à superfície interna e/ou externa de cano. Ainda de acordo com a presente invenção, portanto, é fornecido processo de adesão de forro previamente formado à superfície de cano, em que o forro compreende em uma realização fluoropolímero processável por fusão e, em outra realização, fluoropolímero não processável por fusão, que compreende o aquecimento por indução do cano para conduzir calor para o forro, de forma a aderir o forro à superfície do cano. Além disso, o processo de aquecimento por indução de acordo com a presente invenção fornece cano em que o forro previamente formado que se aderiu à superfície do cano possui resistência ao descascamento de pelo menos 11,5 kg-força por centímetro, preferencialmente pelo menos 23 kg-força por centímetro e, de maior preferência, pelo menos 34,5 kg-força por centímetro.

O processo de aquecimento por indução de acordo com a presente invenção também é particularmente útil na adesão de forro previamente formado que compreende polímero à superfície interna de cano de poço de petróleo. Portanto, de acordo com a presente invenção, é fornecido processo de adesão de forro previamente formado à superfície interna de cano de poço de petróleo, que compreende o aquecimento por indução do cano para conduzir calor ao forro, de forma a aderir o forro à superfície do cano.

Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção refere-se a processo de adesão de forro previamente formado que compreende polímero à superfície interna de cano por meio de aquecimento por indução. Segundo a presente invenção, o forro previamente formado adere-se à superfície interna do cano ou, em certas realizações, pode aderir-se à superfície interna e/ou externa do cano. Embora a discussão no presente concentre-se em forros previamente formados inseridos no interior do cano, também ocorrerá para os técnicos no assunto que, pelo menos na realização processável por fusão, conforme discutido acima, o forro previamente formado pode ser inserido: 1) sobre a superfície externa do cano; 2) na forma de manga sobre o lado externo do cano; ou 3) ambos. O forro previamente formado seria útil na redução dos efeitos corrosivos do ambiente, muito embora os ambientes encontrados dentro e fora do cano sejam diferentes. Alteração da localização do forro previamente formado do lado interno para o lado externo do cano, ou adição de camada previamente formada adicional fora do cano, seria simplesmente realização adicional do presente relatório descritivo e não seria abandono do espírito da presente invenção.

Particularmente, o cano pode ser cano condutor de óleo ou oleoduto. O oleoduto de acordo com a presente invenção pode ser utilizado na forma de sucessão desses canos em tubulação de transporte de óleo ou tubulação de poço de petróleo em orifício vertical, compreendendo-se, entretanto, que o cano de acordo com a presente invenção não é limitado desta forma. Os oleodutos são geralmente grandes, possuem diâmetro interno de pelo menos 5 cm e às vezes até 15,24 cm e comprimento de pelo menos três metros, mais freqüentemente pelo menos 6,1 m e, freqüentemente, comprimento de pelo menos 9,1 m.

Os canos são tipicamente fabricados com material rígido, embora pudessem ser feitos de tubulação de metal flexível. Por motivos de economia, eles são normalmente feitos de aço carbono e, como tal, são propensos a ataque corrosivo de entidades ácidas no óleo, a menos que protegidos por revestimento resistente à corrosão. Na presente invenção, forro previamente formado que é resistente à corrosão e que possui boas características de liberação é aplicado à superfície interna do cano. Efeitos benéficos também são observados para canos que são fabricados com outros substratos tais como alumínio, aço inoxidável e outras ligas resistentes à corrosão.

Embora as dimensões relativas do cano de óleo fabricado de acordo com a presente invenção sejam grandes, a espessura do forro e a camada de primer ou adesivo, se utilizada, é bastante pequena. Em realização preferida, o forro previamente formado possui tipicamente espessura de cerca de 500 a cerca de 6250 micrômetros, de maior preferência cerca de 750 a cerca de 5100 micrômetros, de preferência ainda maior cerca de 500 a cerca de 2500 micrômetros e, de preferência ainda maior, 750 a 2500 micrômetros. O adesivo ou a camada de primer, se utilizado, necessita ser apenas suficientemente espesso para aderir o forro previamente formado à superfície interna do cano de óleo. Ao utilizar-se camada de primer, por exemplo, a camada de primer possui espessura na faixa de 5 a 100 micrômetros e, preferencialmente, de dez a trinta micrômetros, suficiente para aderir o forro previamente formado à superfície interna do cano.

A vastidão da superfície interna deste cano sobre a qual o forro não é sustentado, exceto por meio de adesão à superfície interna do cano, necessita de alta integridade para a adesão. Caso contrário, as condições variáveis de temperatura, pressão e até contatos mecânicos podem fazer com que o forro se separe da superfície interna, gerando perda de proteção contra a corrosão e, possivelmente, até ausência de proteção à adesão caso o forro se rompa. Além disso, separação do forro pode resultar em colapso do forro, causando fluxo reduzido ou até obstrução.

Segundo a presente invenção, portanto, adesivo ou camada de primer pode ser utilizado para fornecer a adesão do forro previamente formado à superfície interna do cano, embora sob certas condições o forro possa aderir- se sem adesivo ou camada de primer. O termo adesão ou aderido indica que o forro passa no Teste de Descascamento a 90°, como será descrito abaixo nos Exemplos. A resistência ao descascamento que pode ser atingida pela presente invenção é de pelo menos 11,5 kg-força por centímetro, preferencialmente pelo menos 17,25 kg-força por centímetro e, de maior preferência, pelo menos 23 kg-força por centímetro. Caso se utilize adesivo, o adesivo pode ser selecionado a partir de uma série de materiais que podem ser curados sob temperaturas elevadas. Em realização preferida, o adesivo é adesivo termorretrátil. O adesivo pode ser epóxi. Epóxis que não contêm solventes voláteis são particularmente apropriados para uso com a presente invenção, pois nenhum volátil será liberado/capturado entre a parede do cano e o forro. O adesivo termorretrátil utilizado na presente invenção é curado sob temperatura que é pelo menos 50 °C menor que o ponto de fusão do polímero no forro previamente formado, preferencialmente pelo menos 75 °C e, de maior preferência, pelo menos 100 °C. O adesivo termorretrátil é preferencialmente epóxi.

Além disso, epóxis que são termorretráteis que curam sob temperaturas relativamente baixas são desejáveis para uso. Temperaturas de cura de epóxi geralmente são de menos de 260 °C e podem ser muito mais baixas. Desta forma, epóxis são geralmente processados sob temperatura mais baixa que primers de fluoropolímero, de forma que as temperaturas máximas necessárias com a realização adesiva sejam mais baixas que as necessárias com a realização de camada de primer. Isso se traduz em forças de contração reduzidas mediante o resfriamento.

Exemplo de epóxi disponível comercialmente que pode ser utilizado com a presente invenção é ECCOBOND® A 359. Este epóxi é epóxi termorretrátil de uma parte comercializado pela Bondmaster. O ciclo de cura varia de noventa minutos a 100 °C até quarenta segundos a 200 °C. Este epóxi é preenchido com alumínio e possui consistência de pasta espessa. A faixa de temperatura de serviço é de -40 a +180 °C.

Outros adesivos apropriados para uso com a presente invenção incluem, mas sem limitar-se a silicones, poliamidas, poliuretanos e sistemas com base em acrílico. Além disso, camada de primer, que compreende particularmente fluoropolímero, pode ser desejável para uso em vez do adesivo para efetuar aderência do forro na presente invenção. Em certas realizações da presente invenção, incluindo a realização de cano de poço de petróleo, o forro previamente formado pode compreender fluoropolímero. O fluoropolímero é selecionado a partir do grupo de polímeros e copolímeros de trifluoroetileno, hexafluoropropileno, monoclorotrifluoroetileno, diclorodifluoroetileno, tetrafluoroetileno, perfluorobutil etileno, perfluoro (alquil vinil éter), fluoreto de vinilideno, fluoreto de vinila e suas misturas, bem como misturas dos polímeros com não fluoropolímero.

Em uma realização, os fluoropolímeros utilizados na presente invenção são processáveis por fusão. Por processável por fusão, indica-se que o polímero pode ser processado no estado fundido (ou seja, fabricado a partir da fusão em artigos moldados tais como filmes, fibras e tubos etc. que exibem resistência e rigidez suficientes para que sejam úteis para o seu propósito pretendido). Exemplos desses fluoropolímeros processáveis por fusão incluem copolímeros de tetrafluoroetileno (TFE) e pelo menos um monômero copolimerizável fluoretado (comonômero) presente no polímero em quantidade suficiente para reduzir o ponto de fusão do copolímero substancialmente abaixo do homopolímero de TFE, politetrafluoroetileno (PTFE), tal como até temperatura de fusão de não mais de 315 0C. Esses fluoropolímeros incluem policlorotrifluoroetileno, copolímeros de tetrafluoroetileno (TFE) ou clorotrifluoroetileno (CTFE). Os comonômeros preferidos de TFE são perfluoroolefina que contém de três a oito átomos de carbono, tais como hexafluoropropileno (HFP) e/ou perfluoro (alquil vinil éter) (PAVE) em que o grupo alquila linear ou ramificado contém de um a cinco átomos de carbono. Monômeros de PAVE preferidos são aqueles em que o grupo alquila contém um, dois, três ou quatro átomos de carbono e o copolímero pode ser elaborado utilizando vários monômeros de PAVE. Copolímeros de TFE preferidos incluem FEP (copolímero de TFE/HFP), PFA (copolímero de TFE/PAVE), TFE/HFP/PAVE em que PAVE é PEVE e/ou PPVE e MFA (TFE/PMVE/PAVE em que o grupo alquila de PAVE contém pelo menos dois átomos de carbono).

O copolímero processável por fusão é elaborado por meio de incorporação de quantidade de comonômero no copolímero, a fim de fornecer copolímero que possui tipicamente velocidade de fluxo de fusão de cerca de 1 a 100 g/10 min, conforme medido de acordo com ASTM D-1238 à temperatura que é padrão para o copolímero específico. Tipicamente, a viscosidade de fusão variará de 102 Pa s a cerca de 106 Pas, preferencialmente 103 a cerca de 105 Pa s medida a 372 0C por meio do método de ASTM D-1238 modificado conforme descrito na Patente Norte-Americana n° 4.380.618. Fluoropolímeros processáveis por fusão adicionais são os copolímeros de etileno ou propileno com TFE ou CTFE, notadamente ETFE, ECTFE, PCTFE, TFE/ETFE/HFP (também conhecidos como THV) e TFE/E/HFP (também conhecidos como EFEP). Polímeros úteis adicionais são polímeros formadores de filme de fluoreto de polivinilideno (PVDF) e copolímeros de fluoreto de vinilideno bem como fluoreto de polivinila (PVF) e copolímeros de fluoreto de vinila.

Em outra realização, politetrafluoroetileno (PTFE), incluindo PTFE modificado que não é processável por fusão, pode ser utilizado junto com fluoropolímero processável por fusão ou no lugar desse fluoropolímero. Por PTFE modificado, indica-se PTFE que contém pequena quantidade de modificador de comonômero que aumenta a capacidade de formação de filme durante o cozimento (fusão), tal como perfluoroolefina, notadamente hexafluoropropileno (HFP) ou perfluoro (alquil vinil) éter (PAVE), em que o grupo alquila contém de um a cinco átomos de carbono, em que perfluoro(etil vinil) éter (PEVE) e perfluoro (propil vinil) éter (PPVE) são preferidos. A quantidade desse modificador será insuficiente para conferir capacidade de fabricação por fusão ao PTFE, geralmente não mais de 0,5% molar. O PTFE, também por simplicidade, pode possuir viscosidade de fusão isolada normalmente de pelo menos 1 χ 109 Pa s, mas mistura de PTFEs que possuem diferentes viscosidades de fusão pode ser utilizada para formar o componente de fluoropolímero. Esta alta viscosidade de fusão indica que o PTFE não flui no estado fundido e, portanto, não é processável por fusão. Dever-se-á observar que, ao utilizar-se PTFE como forro previamente formado, adesivo ou camada de primer deverá ser preferencialmente utilizado.

Em realização da presente invenção, utiliza-se camada de primer no lugar de adesivo para aderir o forro previamente formado ao cano. A camada de primer pode compreender fluoropolímero. O fluoropolímero pode ser o mesmo descrito acima com relação ao fluoropolímero utilizado para o forro previamente formado.

Ingrediente preferido no primer é aglutinante de polímero resistente ao calor, cuja presença permite à camada de primer aderir-se à superfície interna do cano. O componente aglutinante é composto de polímero que é formador de filme mediante aquecimento até a fusão e também é termicamente estável. Este componente é bem conhecido em aplicações de primer para acabamentos não adesivos, para adesão da camada de primer que contém fluoropolímero a substratos e para formação de filme na camada de primer e como parte dela. O fluoropolímero por si próprio possui pouca a nenhuma adesão à superfície interna do cano metálico. O aglutinante geralmente não contém flúor e ainda assim adere-se ao fluoropolímero.

Exemplos de aglutinantes de polímeros termicamente estáveis não fluoretados incluem poliamidoimida (PAI), poliimida (PI), sulfeto de polifenileno (PPS), poliéter sulfona (PES), poliarileno-etercetona, polieterimida e poli(1,4-(2,6-dimetilefenil)óxido), comumente conhecido como óxido de polifenileno (PPO). Estes polímeros também são livres de flúor e termoplásticos. Todas estas resinas são termicamente estáveis sob temperatura de pelo menos 140 °C. Polietersulfona é polímero amorfo que possui temperatura de uso prolongado (estabilidade térmica) de até 190 °C e temperatura de transição em vidro de 220 °C. Poliamidoimida é termicamente estável sob temperaturas de pelo menos 250 °C e funde-se a temperaturas de pelo menos 290 °C. Sulfeto de polifenileno funde-se a 285 °C. Poliarilenoéter- cetonas são termicamente estáveis a pelo menos 250 °C e fundem-se sob temperaturas de pelo menos 300 °C. Quando a composição de primer é aplicada na forma de meio líquido, as propriedades de adesão descritas acima manifestar-se-ão mediante secagem e cozimento da camada de primer junto com o cozimento da próxima camada aplicada de fluoropolímero para formar o revestimento não adesivo do substrato.

O aglutinante de polímero pode ser aplicado na forma de revestimento inferior à superfície interna do cano após o tratamento para remover contaminantes e sua solução de solvente, antes da aplicação do primer. O filme fino seco resultante de aglutinante de polímero pode aumentar ainda mais a adesão da camada de primer à superfície interna do cano.

Por simplicidade, somente uma resina aglutinante pode ser utilizada para formar o componente aglutinante da composição de primer de acordo com a presente invenção. Diversas resinas aglutinantes também são contempladas para uso na presente invenção, entretanto, especialmente quando são desejadas certas propriedades de uso final, tais como flexibilidade, dureza ou proteção contra a corrosão. Combinações comuns incluem PAI/PES, PAI/PPS e PES/PPS.

Outros ingredientes podem estar presentes no primer, tais como pigmentos, cargas, líquidos com alto ponto de ebulição, auxiliares de dispersão e modificadores da tensão superficial.

A camada de primer é preferencialmente baseada em líquido. A base líquida do revestimento de primer é preferencialmente solvente orgânico. Embora primers com base em água possam ser utilizados em algumas aplicações, o uso de solvente impede a criação de corrosão sobre a superfície interna do cano que pode interferir com a adesão da camada de primer à superfície do cano.

O líquido preferido que permite que o primer seja composição líquida é um ou mais solventes orgânicos, nos quais o fluoropolímero, presente na forma de partículas, é disperso e o aglutinante de polímero está presente na forma de partículas dispersas ou em solução no solvente. As características do líquido orgânico dependerão da identidade do aglutinante de polímero e se é desejada sua solução ou dispersão. Exemplos desses líquidos incluem N- metilpirrolidona, butirolactona, metil isobutil cetona, solventes aromáticos com alto ponto de ebulição, álcoois, suas misturas e outros. A quantidade de líquido orgânico dependerá das características de fluxo desejadas para a operação de revestimento específica.

O solvente deverá possuir ponto de ebulição de 50 a 200 °C, de forma a não ser demasiadamente volátil à temperatura ambiente, mas ser vaporizado sob temperaturas razoavelmente elevadas, menores que a temperatura de cozimento do fluoropolímero. A espessura do revestimento de camada de primer é estabelecida por meio de experiência com a composição de primer específica selecionada, incluindo as suas concentrações de aglutinante de polímero e fluoropolímero e a quantidade relativa de solvente que se encontra presente. A camada de primer do oleoduto possui preferencialmente espessura na faixa de cinco a cem micrômetros, preferencialmente dez a trinta micrômetros. Preferencialmente, o primer contém de 40 a 75% em peso de solvente com base no peso combinado de solvente, fluoropolímero e aglutinante de polímero. Quando o primer for aplicado na forma de líquido à superfície de cano, o solvente é removido mediante secagem antes da inserção do forro previamente formado.

Revestimentos em pó podem também ser utilizados para a camada de primer. Exemplos de composições de revestimento em pó apropriadas que compreendem perfluoropolímero e aglutinante de polímero, em que estes componentes estão associados entre si em partículas com múltiplos componentes, são descritos nas Patentes Norte-Americanas n° 6.232.372 e 6.518.349. Ao aplicar-se o primer na forma de pó seco, a propriedade de adesão torna-se manifesta quando a camada de primer é cozida.

O filme de fluoropolímero previamente formado pode ser elaborado a partir de polímeros processáveis por fusão por meio de processos de extrusão por fusão bem conhecidos que formam, como exemplos, filmes preferidos de ETFE, FEP e PFA. Além disso, o filme de fluoropolímero pode ser formado a partir de composições fluidas que são soluções ou dispersões de fluoropolímero, por meio de processos de fusão ou de extrusão de fusão plastificada. Exemplos incluem misturas de fluoreto de polivinilideno, ou seus copolímeros e terpolímeros, e resina acrílica como os componentes principais. PVF é polímero semicristalino que pode ser formado em filme por meio de extrusão de fusão plastificada. Apesar do fato de que não há solventes comerciais para PVF sob temperaturas abaixo de 100 0C1 solventes latentes tais como carbonato de propileno, N-metil pirrolidona, γ-butirolactona, sulfolano e dimetil acetamida são utilizados para solvatar o polímero sob temperaturas elevadas, causando a aglutinação das partículas e permitindo a extrusão de filme que contém solvente latente que pode ser removido por meio de secagem.

Em realização especialmente preferida, a superfície interna do oleoduto possui camada de barreira que forma barreira mecânica contra a permeação de água, solvente e oxigênio para o cano. A camada de barreira está posicionada entre a camada de primer e o forro previamente formado. A camada de barreira possui espessura típica de cerca de 25 a 254 micrômetros. Preferencialmente, a camada de barreira compreende fluoropolímero e partículas de carga em forma de plaquetas que são relativamente inertes a ataque químico. O fluoropolímero da camada de barreira é idêntico ao descrito acima com relação ao fluoropolímero utilizado para o forro previamente formado. As partículas estão presentes em quantidade de cerca de 2 a cerca de 10% em peso com base no peso seco total da camada de barreira. Em aplicação de pulverização, as partículas tendem a alinhar-se paralelamente à superfície interna do cano. Como oxigênio, solvente e água não podem passar através das próprias partículas, a presença de partículas alinhadas reduz ainda mais a velocidade de permeação através do filme de polímero que é formado. Exemplos de partículas de carga em forma de plaquetas típicas incluem mica, flocos de vidro e flocos de aço inoxidável. Também se encontra dentro do escopo da presente invenção que o forro previamente formado pode conter partículas de carga em forma de plaquetas com ou sem a presença de camada de barreira intermediária. Nesta realização, as partículas estão presentes no forro previamente formado na quantidade de 2 a cerca de 10% em peso com base no peso do forro previamente formado. Estas partículas tendem a alinhar- se na fabricação de forro previamente formado durante processos de extrusão convencionais e contribuir para a resistência à permeação do forro formado sobre a superfície interior de cano.

As partículas em forma de plaquetas de componente de carga da camada de barreira são preferencialmente partículas de mica, que incluem partículas de mica revestidas com camada de oxido como óxido de ferro ou titânio. Estas partículas possuem tamanho médio de partícula de cerca de 10 a 200 micra, preferencialmente 20 a 100 micra, em que não mais de 50% das partículas de flocos possuem tamanho médio de partícula de mais de cerca de 300 micra. As partículas de mica revestidas com camada de óxido são as descritas nas Patentes Norte-Americanas n° 3.087.827 (Klenke e Stratton); 3.087.828 (Linton); e 3.087.829 (Linton).

As micas descritas nestas patentes são revestidas com óxidos ou hidróxidos de titânio, zircônio, alumínio, zinco, antimônio, estanho, ferro, cobre, níquel, cobalto, cromo ou vanádio. Podem também ser utilizadas misturas de micas revestidas.

Em realização preferida, o fluoropolímero no filme previamente formado de acordo com a presente invenção é preferencialmente selecionado a partir de fluoreto de polivinila (PVF), copolímero de etileno e propileno fluoretado, copolímero de etileno e tetrafluoroetileno, copolímero de tetrafluoroetileno e perfluoro(alquil vinil éter), fluoreto de polivinilideno e mistura de fluoreto de polivinilideno e polímero acrílico, preferencialmente polímero acrílico não de fluoropolímero. O fluoropolímero na camada de primer e camada de barreira, se utilizado na presente invenção, preferencialmente é selecionado independentemente a partir de copolímero de etileno e propileno fluoretado processável por fusão, copolímero de etileno e tetrafluoroetileno e copolímero de tetrafluoroetileno e perfluoro(alquil vinil éter).

A temperatura de fusão do forro variará de acordo com a sua composição. Por temperatura de fusão, indica-se a absorção de pico obtida em análise de DSC do forro. Como forma de exemplo, copolímero de tetrafluoroetileno e perfluoro(propil vinil éter) (copolímero de TFE/PPVE) funde- se a 305°C, enquanto tetrafluoroetileno e hexafluoropropileno funde-se a 260 0°C (copolímero de TFE/HFP). Copolímero de tetrafluoroetileno, perfluoro(metil vinil éter) e perfluoro(propil vinil éter) (copolímero de TFE/PMVE/PPVE) possui temperatura de fusão entre estas temperaturas de fusão.

Os fluoropolímeros na camada de primer, se utilizada, forro previamente formado e camada de barreira, se utilizada, podem ser idênticos ou diferentes, desde que, ao aquecer-se o cano, como será descrito abaixo, eles possam aderir-se entre si. Quando a composição ou os pontos de fusão de fluoropolímero forem similares, obtém-se adesão entre camadas adequada. Em realização especialmente preferida, o forro previamente formado consiste essencialmente, ou seja, é perfluoropolímero puro. Nesta realização, a camada de primer pode também compreender perfluoropolímero. Os perfluoropolímeros na camada de primer e no forro previamente formado preferencialmente são selecionados independentemente a partir do grupo que consiste de: (i) copolímero de tetrafluoroetileno com copolímero de perfluoroolefina, em que a perfluoroolefina contém pelo menos três átomos de carbono; e (ii) copolímero de tetrafluoroetileno com pelo menos um perfluoro(alquil vinil éter), em que o alquila contém de um a oito átomos de carbono. Comonômeros adicionais podem estar presentes nos copolímeros para modificar propriedades. Adesão entre camadas adequada também é obtida quando um dos perfluoropolímeros é copolímero (i) e o outro é copolímero (ii). Ao utilizar-se fluoropolímero processável por fusão para o forro previamente formado, o forro previamente formado pode ser fabricado por meio de processos de extrusão por fusão bem conhecidos, formando, como exemplos, forros preferidos de ETFE, FEP e PFA. Além disso, o forro previamente formado pode ser fabricado a partir de composições de fluido que são soluções ou dispersões de fluoropolímero por meio de processos de fusão ou extrusão de fusão plastificada. Exemplos incluem misturas de fluoreto de polivinilideno ou seus copolímeros e terpolímeros e resina acrílica como os componentes principais. PVF é polímero semicristalino que pode ser formado em forro previamente formado por meio de extrusão de fusão plastificada. Apesar do fato de que não há solventes comerciais para PVF sob temperaturas abaixo de 100 0C, solventes latentes tais como carbonato de propileno, N-metil pirrolidona, γ-butirolactona, sulfolano e dimetil acetamida são utilizados para solvatar o polímero sob temperaturas elevadas, causando a aglutinação das partículas e permitindo a extrusão de filme que contém solvente latente que pode ser removido por meio de secagem.

Ao utilizar-se fluoropolímero não processável por fusão para o forro previamente formado, o forro pode ser elaborado, por exemplo, por meio de métodos que incluem extrusão de pasta conforme descrito na Patente Norte-Americana n0 2.685.707. Em extrusão de pasta, composição de extrusão de pasta é formada por meio de mistura de pó fino de PTFE com lubrificante orgânico que possui viscosidade de pelo menos 0,45 centipoise a 25 0C e é líquida sob as condições de extrusão subseqüente. O PTFE absorve o lubrificante, resultando em composição de extrusão de pasta coalescente sob pressão seca que também é denominada pó fino de PTFE lubrificado. Durante a extrusão de pasta que é tipicamente realizada sob temperatura de 20 a 60 0C1 o pó fino lubrificado é forçado através de molde para formar extrudado verde lubrificado. O extrudado verde lubrificado é aquecido em seguida, normalmente sob temperatura de 100 a 250 0C, para tornar volátil e retirar o lubrificante do extrudado. Na maior parte dos casos, o extrudado seco é aquecido até temperatura perto ou acima do ponto de fusão do PTFE, tipicamente de 327 0C a 500 °C, para sinterizar o PTFE.

Alternativamente, PTFE granular pode ser moldado isoestaticamente ou extrudado com aríete em forro tubular e encaixado em abrigo de cano para formar o forro previamente formado. Nesta realização, o forro é processado até tamanho um pouco maior que o diâmetro interno (ID) do abrigo de aço no qual está sendo instalado. A espessura é tipicamente de 1,27 a 3,05 μηη. O forro é preferencialmente puxado através de molde de redução para cano que possui adesivo aplicado a ele. Ciclo de aquecimento programado relaxa o forro no interior do abrigo de aço, resultando em encaixe de forro.

Cano é elaborado segundo o processo de acordo com a presente invenção da forma a seguir. Tipicamente, o cano conforme fabricado e fornecido, tal como oleoduto, possuirá revestimento de conservante (inibidor de corrosão) sobre a superfície interna relativamente macia para resistência à corrosão. A superfície interna do cano pode ser limpa e tornada áspera em seguida, tal como por meio de jato de cascalho, de forma a livrar essa superfície de contaminantes que poderiam interferir com a adesão e fornecer superfície mais aderente para o forro. Sabões e higienizadores convencionais podem ser utilizados. O cano pode ser limpo em primeiro lugar por meio de cozimento em altas temperaturas no ar, temperaturas de 427 °C ou mais. A superfície interna limpa recebe preferencialmente jato de cascalho em seguida, com partículas abrasivas, tais como areia ou óxido de alumínio, ou podem ser tornadas ásperas, tal como por meio de gravação química, para formar superfície áspera para aumentar a adesão do adesivo. O jato de cascalho é suficiente para remover qualquer corrosão que possa estar presente, de forma a suplementar a limpeza da superfície interna. A aspereza desejada para adesão do forro pode ser caracterizada como aspereza média de 1 a 75 micrômetros.

Segundo a presente invenção, caso se utilize adesivo, o adesivo pode ser aplicado ao lado externo do forro previamente formado e o forro é inserido no cano. Alternativamente, o adesivo ou a camada de primer pode ser aplicada à superfície interna do cano e o forro é inserido no cano. Como exemplo específico, nesta realização de camada de primer, a composição de primer é aplicada a superfície interna limpa que recebeu jato de cascalho do cano por meio de pulverização de composição com base em líquido a partir de bocal no final de tubo que se estende para o interior do cano e ao longo do seu eixo longitudinal. A composição de primer é preferencialmente aplicada a cano aquecido, a fim de evitar condução, gotejamento e queda. Tipicamente, o cano é previamente aquecido até 43 a 52 °C, mas temperaturas mais altas podem ser utilizadas desde que estejam cerca de 11 °C abaixo do ponto de ebulição do solvente da composição. A pulverização começa na extremidade posterior do cano e é movida para trás ao longo do seu eixo longitudinal à medida que o pulverizador aplica o revestimento com base em líquido, até que toda a superfície interna esteja revestida. O tubo que contém o bocal de pulverização na sua extremidade é sustentado ao longo do seu comprimento e posicionado axialmente no interior do tubo por elementos de trenó posicionados ao longo do comprimento do tubo. À medida que o tubo e o seu bocal são retraídos do cano, os elementos de trenó deslizam ao longo da superfície interna do cano, deixando a superfície interna subjacente aberta para receber o revestimento pulverizado.

A superfície do forro previamente formado pode ser tratada antes da aplicação do adesivo ou, caso o adesivo seja aplicado à superfície interna do cano, antes que o forro seja inserido no cano. Este tratamento pode incluir gravação, que engloba gravação química ou mecânica. Gravação química em particular extrai parte do flúor da superfície, deixando superfície que pode ser umedecida por epóxi, outros adesivos etc. A gravação pode ser realizada utilizando gravação com amônia e sódio. Outros tratamentos de superfície para aumentar a adesão do forro previamente formado incluem tratamento com chama, tratamento com descarga de coroa e tratamento com plasma, todos os quais são descritos em Schiers, Modern Fluoropolymers, Wiley Series em Polymer Science, 1997. Dever-se-á observar que também existem outros meios comerciais de tratamento ou gravação de fluoropolímeros e a presente invenção não se limita aos meios discutidos no presente.

Em realização de "encaixe deslizante", o forro previamente formado é tubular, em que o diâmetro externo do tubo é levemente menor que o diâmetro interno do cano a ser forrado. Isso permite que o forro seja livremente deslizado para o interior do cano. Mediante aquecimento, o forro se expandirá e aderirá firmemente ao lado interno do cano.

Em algumas outras realizações, o forro previamente formado é tubular, em que o diâmetro externo do tubo é maior que o diâmetro interno do cano a ser forrado. Em realização preferida, o diâmetro externo inicial do forro previamente formado é cerca de 10 a 15% maior que o diâmetro interno do cano. Em realização de maior preferência, o forro previamente formado é aplicado à superfície interna do cano de acordo com os ensinamentos da Patente Norte-Americana n° 3.462.825 (Pope et al) tomando-se uma extremidade do forro, puxando o forro para dentro do oleoduto reduzindo mecanicamente o diâmetro externo, liberando o forro e permitindo que o forro se expanda até firme encaixe com o adesivo ou a camada de primer (ou camada de barreira, quando presente) da superfície interna do cano. Método preferido de redução do diâmetro externo é puxar o forro para o interior do oleoduto através de molde de redução, conforme ensinado em Pope et al. Meios alternativos de redução do diâmetro do forro tubular de forma que possa ser puxado para o interior do oleoduto com diâmetro interno menor incluem 1) puxar o forro tubular sob tensão de forma que o comprimento do forro aumente e o diâmetro do forro diminua, conforme descrito em USP 5.454.419 de Vloedman; ou 2) puxar o forro tubular através de rolos redutores de diâmetro similares aos descritos na Patente Canadense n° 1.241.262 (Whyman et al). Em qualquer dos casos, após a inserção do forro tubular no oleoduto, ele é liberado, permitindo que o forro se expanda até firme encaixe com o adesivo da superfície interna do cano.

Método alternativo de produção de cano forrado é denominado modelagem. Nesta realização, o filme previamente formado encontra-se preferencialmente na forma de forro tubular, em que o diâmetro externo do tubo é menor que o diâmetro interno do cano a ser forrado. Em realização preferida, o diâmetro externo inicial do forro tubular é cerca de 10 a 15% menor que o diâmetro interno do cano. Modelagem envolve a redução mecânica do diâmetro de cano de aço em volta de forro utilizando dispositivo de modelagem tal como Modelador Giratório Abby Etna, que aplica quantidade abundante de força ao cano por meio de martelamento, aplicando-se, por exemplo, 2400 sopros por minuto para fazer com que o cano se encaixe em volta do forro. Como no processo descrito anteriormente, o cano recebe primer antes de ter o forro nele inserido. Após a inserção do forro e a modelagem do cano em volta do forro, o cano é aquecido. Dependendo das especificações do forro (espessura de parede, percentual de redução e composição exata do material) pode-se necessitar de ciclo de aquecimento para relaxar/reexpandir o forro firmemente contra as paredes do cano. PTFE1 por exemplo, pode não se reexpandir totalmente sem a adição de calor por meio de aquecimento por indução.

Após a inserção do forro no cano, o cano é aquecido em seguida para aquecer o adesivo ou a camada de primer, se utilizada, ou para aquecer o forro, a fim de aderir o forro à superfície interna do cano. O cano é aquecido por meio de aquecimento por indução, que é aplicado ao cano para aquecer o cano. Aquecimento por indução de componente metálico (a peça de trabalho) é atingido passando-se corrente elétrica em alta freqüência através de bobina em volta de peça de trabalho. Esta, por sua vez, induz campo eletromagnético de alta freqüência na peça. Este campo induz correntes na peça de trabalho e a resistência elétrica da peça para o fluxo de corrente causa o aquecimento da peça (dever-se-á compreender que a presente invenção não é limitada a nenhum formato ou bobina específica, nem a nenhum local específico da bobina com relação à peça de trabalho, desde que a forma e o local da bobina sejam tais que as alterações da corrente na bobina induzam o campo eletromagnético necessário na peça de trabalho).

Também ocorrerá para os técnicos no assunto que o mecanismo de aquecimento de acordo com a presente invenção não se limita a aquecimento por indução. A exposição a qualquer fonte de calor suficiente para aquecer ou, em certos casos, fundir apenas a cobertura externa do forro (em contato com o cano) sem fundir o restante do forro, por exemplo, seria adequada. Estas poderão também incluir, mas sem limitar-se, por exemplo, a tratamento com chama e fornalhas com resistência elétrica sob alta temperatura. Ainda outras fontes de calor que podem ser utilizadas incluem o calor de aquecedor indireto aceso a gás. Fonte de calor com duração muito curta também atingirá o objetivo. Exemplos detalhados dessas fontes intensas de calor incluiriam, mas sem limitar-se a maçaricos de oxiacetileno e elementos de aquecimento de dissiliceto de molibdênio (disponível como elementos de aquecimento Kanthal Super 33 da Kanthal Corporation, Bethel1 Connecticut).

Nesta disposição, poder-se-á atingir controle de temperatura muito preciso. Isso ocorre porque alterações modestas da temperatura do forno resultariam em pequenas diferenças de temperatura na superfície do forro. A temperatura do forno necessária seria determinada empiricamente por meio de ajuste da velocidade com a qual o cano se move através da zona aquecida e da temperatura da zona.

Este método vem sendo aplicado com sucesso à produção de monofilamentos (vide, por exemplo, USP 4.921.668, Anderson et al para a DuPont, e 5.082.610, Fish et al para a DuPont), mas não foi aplicado a forro de canos até o momento. Estas e outras alterações do mecanismo de aquecimento podem todas ser realizadas sem abandonar o espírito da presente invenção.

O calor no cano é suficiente para causar a expansão do forro contra a superfície interna do cano e aderir o forro à superfície do cano. Dependendo de qual seja o adesivo utilizado, o aquecimento pode ser suficiente para curar o adesivo. Epóxis, por exemplo, curam assim que são aquecidos, mas outros adesivos podem não curar. Neste caso, o forro pode ser aquecido suficientemente para sua adesão à superfície interna do cano, mas sem fundi-la.

A temperatura máxima do cano varia de acordo com o adesivo específico ou composição de primer sendo utilizada e pode subir até 371 °C, em que a extremidade inferior desta faixa de temperatura é de 93 0C. As temperaturas de aderência dependem da composição específica do forro previamente formado. Na realização de camada de primer, para forros de PFA, FEP ou PTFE, o cano é aquecido por meio de aquecimento por indução até temperatura de 260 a 371 0C. Para ETFE, o cano é aquecido até temperatura de 260 a 332 0C. O tempo para a aderência dependerá da temperatura de aquecimento utilizada, mas o tempo de exposição à temperatura máxima encontra-se tipicamente na faixa de segundos para aquecimento por indução.

Ao utilizar-se camada de primer, a camada de primer é consolidada do estado líquido seco ou estado de pó até filme sólido antes da inserção do forro e o forro previamente formado adere-se à camada de primer. Esta consolidação geralmente envolverá o aquecimento da camada de primer e do forro previamente formado, seja seqüencial ou simultaneamente. Isso significa que a camada intermediária entre a camada de primer e o forro previamente formado, ou as camadas intermediárias entre a camada de primer, camada de barreira e o forro previamente formado, conforme o caso, são fundidas entre si de forma suficiente para aderir o forro previamente formado firmemente à camada de primer. O tempo e a temperatura de aquecimento devem ser suficientes para atingir união fundida firme entre o forro previamente formado e a camada de primer ou camada de barreira. Tipicamente, o aquecimento é conduzido por meio de simples aquecimento da(s) camada(s) suficientemente acima da temperatura de fusão da camada de primer para causar o fluxo e fusão da camada de primer com o forro previamente formado. A camada de primer pode necessitar ser apenas parcialmente consolidada, tal como por meio de secagem caso aplicada na forma de composição com base em líquido e, possivelmente, parcialmente fundida, com consolidação completa ocorrendo mediante união por fusão com o forro previamente formado.

Na realização de camada de primer ou de adesivo do processo de aquecimento por indução de acordo com a presente invenção, o cano move-se em proximidade da bobina de indução por aquecimento em velocidade de varrimento de 2,5 a 76 cm por minuto, preferencialmente 25 a 51 cm por minuto. Alternativamente, a bobina de indução por aquecimento pode ser movida em proximidade ao cano nesta velocidade.

Segundo o processo de acordo com a presente invenção, após a etapa de aquecimento, o cano é resfriado. A velocidade de resfriamento pode ser controlada de diferentes formas. Opções para resfriamento incluem: 1) resfriamento a ar à temperatura ambiente ou 2) por meio de anéis de resfriamento, jatos d'água etc.

Com o processo de indução a quente de acordo com a presente invenção, os canos podem ser movidos ao longo da bobina de indução por aquecimento ou vice-versa, de forma que se possa processar canos grandes sem a necessidade de forno por convecção padrão volumoso, que requer grande investimento de capital. Além disso, o processo de acordo com a presente invenção permite que o forro seja aderido no campo, permitindo a construção ou reparo no local, o que aumenta significativamente a flexibilidade de aplicação do forro.

A expansão do forro previamente formado durante a etapa de aquecimento, embora teoricamente maior que a expansão do cano, é limitada pelo efeito de relaxamento do aquecimento do forro até a condição fundida ou quase fundida. À medida que o cano resfria, existe tendência de contração do forro previamente formado. A contração do forro durante o resfriamento inicia- se nessa condição relaxada e ultrapassa em seguida a contração do cano. Sob esta condição, é surpreendente que a aderência do forro mantenha a sua integridade durante o resfriamento. Inesperadamente, a adesão entre camadas entre o adesivo ou a camada de primer (e a camada de barreira, quando presente) e o forro previamente formado é suficiente para evitar que o forro se separe do adesivo ou da camada de primer, ou da camada de barreira. Na presente invenção, o encaixe por expansão do estado da técnica para forrar cano é melhorado por forro aderido que resiste à separação e às características de deformação de forros não aderidos.

Em sistemas do estado da técnica em que a aderência de forro é ruim, gás pode permear através do forro para corroer o cano e exercer pressão sobre o forro a partir do lado de interface metálica do filme. Isso resulta em formação de bolhas na interface metálica e eventual deformação do forro para restringir e possivelmente bloquear o interior do cano. Os canos de acordo com a presente invenção são capazes de deter a permeação de gases e vapores e resistir ao acúmulo de substâncias na superfície intermediária entre o cano e a camada de primer/forro ou adesivo/forro, retardando em muito falhas catastróficas. Além disso, o forro previamente formado dos canos de acordo com a presente invenção são suficientemente espessos e livres de defeitos, de forma a minimizar a passagem de material corrosivo para a superfície interna do cano.

Por todas as razões acima, portanto, os canos de acordo com a presente invenção são capazes de suportar as condições desfavoráveis da produção de petróleo. Estes canos são capazes de suportar condições de reservatório típicas que são de pelo menos cerca de 121 ºC e 52 MPa, em que 135 ºC e 69 MPa são bastante comuns. Os canos de acordo com a presente invenção também são capazes de suportar condições de até 177 ºC e 138 MPa presentes em algumas reservas em alta temperatura e alta pressão. A presente invenção também é aplicável a canos utilizados na Indústria de Processamento Químico (CPI), especialmente em aplicações em que são encontradas temperaturas como as descritas acima. Na CPI, são utilizadas temperaturas de pelo menos cerca de 177 ºC e até 204 ºC. Os canos de acordo com a realização preferida da presente invenção exibem resistência superior à permeação de substâncias corrosivas devido à sua construção, ou seja, camada de primer e camada previamente formada com camada de barreira interveniente opcional, e à sua forte aderência à superfície interna do cano. Os canos forrados de acordo com a presente invenção são capazes de suportar as condições descritas acima para serviço contínuo, tal como por pelo menos trinta dias, preferencialmente pelo menos sessenta dias e, de maior preferência, pelo menos doze meses.

O forro previamente formado é impermeável aos materiais corrosivos presentes no óleo e apresenta superfície não adesiva ao óleo, por meio do quê os materiais orgânicos insolúveis presentes no óleo não se aderem ao forro e evita-se a restrição do fluxo de óleo e obstrução. Além disso, o forro previamente formado de acordo com a presente invenção é capaz de fornecer isolamento ao oleoduto para reduzir a alteração de condições subterrâneas quentes para efeitos de superfície terrestre mais fria, de forma a resistir ao depósito dos materiais orgânicos e inorgânicos insolúveis. Além disso, o forro previamente formado de acordo com a presente invenção possui boa resistência à abrasão por areia e rocha contidas no óleo e aos efeitos de ferramentas que raspam sobre a superfície interna do cano à medida que esses instrumentos são rebaixados no poço para várias medidas de operação ou assistência. Os forros previamente formados de acordo com a presente invenção resistem à penetração e ao desgaste.

Devido a todas as vantagens indicadas acima, a presente invenção é capaz de reduzir a deposição de pelo menos um dentre asfaltenos, cera de parafina e escamas inorgânicas em pelo menos 40%, preferencialmente pelo menos 50%, em comparação com a superfície interna do oleoduto sem que o forro esteja presente. Estas reduções também são realizadas em comparação com canos forrados somente com resina epóxi sobre a superfície interna do cano.

De fato, foram realizadas reduções de pelo menos 60%, 70%, 80% e até pelo menos 90%. Preferencialmente, estas reduções aplicam-se a pelo menos dois dos materiais de deposição e, de maior preferência, a todos os três. Desta forma, segundo a presente invenção, também é fornecido método de redução da deposição em cano de poço de petróleo rígido de pelo menos um dentre asfaltenos, cera de parafina e escamas inorgânicas em pelo menos 40% em comparação com a superfície interna do oleoduto sem a presença do forro. Além disso, o forro previamente formado fornece proteção contra a corrosão à superfície interna do cano.

Exemplos

Preparação de Amostras ε Método de Teste

Teste de adesão

O teste de adesão é realizado utilizando versão modificada de ASTM D 6862-04, Standard Test Method for 90 Degree Peel Test ofAdhesives. O aparelho de teste é o mesmo descrito no ASTM. Este aparelho permite a manutenção de ângulo de 90° entre o forro previamente formado e o substrato (o cano de aço carbono) durante todo o teste. As amostras de teste foram fitas com 9,5 a 12,7 mm de largura cortadas verticalmente dos canos de amostra. As amostras de teste possuíam cerca de 30,5 cm de comprimento. A resistência ao descascamento (lb/pol) é medida ao longo de pelo menos 7,6 cm (desconsiderando os primeiros 2,5 cm da casca, conforme sugerido em ASTM D 6862-04) e é relatada como valor médio. A adesão superior dos canos de substrato com forros não adesivos nos Exemplos de acordo com a presente invenção é evidente ao realizar-se comparação com canos de substrato preparados nos Exemplos Comparativos. Esta comparação é resumida na Tabela 5. Conforme indicado acima, a resistência ao descascamento que pode ser atingida pela presente invenção é de pelo menos 11,5 kg-força por centímetro, preferencialmente pelo menos 17,25 kg-força por centímetro e, de maior preferência, mais de 34,5 kg por centímetro.

As camadas de primer formadas nos Exemplos possuem a composição de cozimento prévio a seguir:

TABELA 1

CAMADA D PRIMER

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* NMP é N-metil-2-pirrolidona.

** Outros orgânicos podem incluir solventes tais como MIBK (metil isobutil cetona), hidrocarbonetos tais como nafta pesada, xileno etc., álcool furfurílico, trietanol amina ou suas misturas.

FEP: fluoropolímero de TFE/HFP que contém de 11,1 a 12,4% em peso de HFP, tamanho médio de partícula de oito micrômetros e velocidade de fluxo de fusão de 6,5 a 7,5 g/10 min medida a 372 0C por meio do método de ASTM D-1238.

A camada de barreira formada nos Exemplos possui a composição de cozimento prévio a seguir:

Tabela 2

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*** Mica possui coloração vermelha.

PFA: resina de fluoropolímero TFE/PPVE que contém de 3,2 a 4,1% em peso de PPVE que possui velocidade de fluxo de fusão de 1,7 a 2,1 g/10 min e tamanho médio de partícula de 35 micrômetros.

As camadas adesivas formadas nos Exemplos a seguir são compostas de epóxi disponível comercialmente conhecido como ECCOBOND® A-359 e possuem a composição a seguir:

Tabela 3 Camada Adesiva

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DGEBA: diglicidil éter de bisfenol A.

Os forros de polímero previamente formados dos Exemplos possuem as composições a seguir:

Tabela 4

Camada de Forro Previamente Formada

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Nos Exemplos a seguir, os substratos para adesão de forro previamente formado são canos de aço carbono com diâmetro interno (ID) de 7,6 cm. O lado interno dos canos recebe jato de cascalho com cascalho de óxido de alumínio 40 até aspereza de cerca de 1,8 a 3,2 micrômetros Ra. Os revestimentos de barreira e primer líquidos são aplicados utilizando pistola de pulverização, modelo n° MSA-510, disponível por meio da DeViIbiss, localizada em Glendale Heights IL. Os forros previamente formados podem ser fabricados por meio de extrusão de fusão, no caso de fluoropolímeros processáveis por fusão, ou, no caso de fluoropolímeros não processáveis por fusão, por meio de outros métodos de processamento padrão que incluem extrusão com aríete, extrusão de pasta ou moldagem isoestática. O método específico utilizado para a fabricação do forro não afeta os resultados de aderência.

Os forros previamente formados são aplicados à superfície interna do cano por meio de dois métodos diferentes por motivos práticos. Nos exemplos que não envolvam adesivos nem camada de primer e barreira, o forro é aplicado à superfície interior do cano de acordo com os ensinamentos da Patente Norte-Americana n° 3.462.825 (Pope et al). Nestes casos, o forro previamente formado possui diâmetro externo (OD) levemente maior (cerca de 5%) que o diâmetro interno (ID) do cano. O forro é preso sobre uma extremidade e puxado para o interior do cano, reduzindo mecanicamente o diâmetro externo. Uma vez dentro do cano, o forro é liberado e mantido em expansão até encaixe firme com o cano ou primer e camada de barreira, quando presente. Nos exemplos a seguir, este método será denominado "forração por interferência".

Nos exemplos que envolvam adesivo, tal como epóxi, o forro é fabricado de forma a possuir diâmetro externo levemente menor que o diâmetro interno do cano, de forma que possa ser livremente deslizado no cano sem o uso de equipamento de redução mecânica. Nos exemplos a seguir, este método de inserção do forro no cano será indicado como "encaixe por deslizamento".

Exemplo Comparativo A PFA Sobre Aço Nu Forro de PFA com espessura de cerca de 1300 micrômetros é inserido em cano que recebeu jato de cascalho por meio de forração por interferência. O cano forrado é colocado em forno de convecção padrão (atmosfera de ar) que foi previamente aquecido a 321 °C. Ao atingir a temperatura alvo de 321 °C, a amostra permanece no forno por quinze minutos adicionais. Após a remoção da amostra do forno, é imediatamente óbvio que o forro entrou em colapso e não há adesão entre o forro e a parede do cano.

EXEMPLO 1 PFA SOBRE ACO NU

Forro de PFA previamente formado com espessura de cerca de 1300 micrômetros é inserido em cano que recebeu jato de cascalho por meio de forração por interferência. O cano forrado é aquecido a 321 0C por meio de aquecimento por indução. As condições de aquecimento por indução incluem: freqüência = 23 kHz, nível de potência = 10,3 kW e velocidade de varrimento = 19,8 cm/min. O benefício do aquecimento por indução é imediatamente óbvio ao término do aquecimento, pois o forro não entra em colapso e é puxado das paredes do cano. Mediante resfriamento, fitas são cortadas do cano forrado e a resistência de adesão do forro ao cano é medida como sendo de 28,75 kg-força/cm.

EXEMPLO COMPARATIVO B PFA COM PRIMER E CAMADA DE BARREIRA

Primer é pulverizado sobre o lado interno de cano que recebeu jato de cascalho e seco por dez minutos a 177 °C. Camada de barreira é pulverizada em seguida sobre o cano que recebeu primer e seca por dez minutos a 399 °C. A camada de primer possui espessura de cinco a dez micra. A camada de barreira possui espessura de trinta a sessenta micra. Forro de PFA previamente formado com espessura de cerca de 1300 micrômetros é inserido em cano que recebeu jato de cascalho por meio de forração por interferência. O cano forrado é colocado em forno de convecção padrão (atmosfera de ar) que foi previamente aquecido a 321 °C. Após atingir a temperatura alvo de 321 °C, a amostra permanece no forno por quinze minutos. Ao remover-se a amostra do forno, é imediatamente óbvio que o forro entrou em colapso e não há adesão mensurável entre o forro e a parede do cano. Exemplo 2 PFA com Primer ε Camada de Barreira

Primer é pulverizado sobre o lado interno de cano que recebeu jato de cascalho e seco por dez minutos a 177 °C. Camada de barreira é pulverizada em seguida sobre o cano que recebeu primer e seca por dez minutos a 399 °C. A camada de primer possui espessura de cinco a dez micra. A camada de barreira possui espessura de trinta a sessenta micra. Forro de PFA previamente formado com espessura de cerca de 1300 micrômetros é inserido em cano que recebeu jato de cascalho por meio de forração por interferência. O cano forrado é aquecido a 304 °C por meio de aquecimento por indução. As condições de aquecimento por indução incluem: freqüência = 23 kHz, nível de potência = 24 kW e velocidade de varrimento = 48,3 cm/min. Mediante resfriamento, são cortadas fitas do cano forrado e a resistência à adesão do forro ao cano é medida como sendo de 28,75 kg-força/cm.

Exemplo Comparativo C PFA com Epóxi ECCOBOND® A 359 Forro de PFA previamente formado com espessura de cerca de 1300 micrômetros é quimicamente gravado utilizando solução de sódio em amônia líquida. O lado externo do forro é "pintado" em seguida com revestimento de ECCOBOND 359. O forro, agora revestido com epóxi, é deslizado para o interior de cano que sofreu jato de cascalho e possui "encaixe por deslizamento". O cano forrado é colocado em forno por convecção padrão que foi previamente aquecido a 200 °C. Ao atingir a temperatura alvo de 200 °C, a amostra permanece no forno por quinze minutos. Após ser removida do forno e mantida em resfriamento, a amostra é cortada em tiras e a resistência à adesão do forro à parede do cano é medida como sendo de 46 kg-força/cm. Exemplo 3

PFA com Epóxi ECCOBOND® A 359

Forro de PFA previamente formado com espessura de cerca de 1300 micrômetros é gravado quimicamente utilizando solução de sódio em amônia líquida. O lado externo do forro é "pintado" em seguida com revestimento de adesivo ECCOBOND A 359. O forro, agora revestido com epóxi, é deslizado para o interior de cano que recebeu jato de cascalho e possui "encaixe por deslizamento". O cano forrado é aquecido a 216°C por meio de aquecimento por indução. As condições de aquecimento por indução incluem: freqüência = 23 kHz, nível de potência = 15 kW e velocidade de varrimento = 50,8 cm/min. Mediante resfriamento, fitas são cortadas do cano forrado e a resistência à adesão do forro ao cano é medida como sendo de 46 kg-força/cm.

Exemplo Comparativo D

PTFE com Primer ε Camada de Barreira

Primer é pulverizado sobre o lado interno de cano que recebeu jato de cascalho e seco por dez minutos a 177°C. Camada de barreira é pulverizada em seguida sobre o cano que recebeu primer e seca por dez minutos a 399°C. A camada de primer possui cinco a dez micra de espessura. Forro de PTFE previamente formado com espessura de cerca de 3900 micrômetros é inserido em cano que recebeu jato de cascalho por meio de forração por interferência. O cano forrado é colocado em forno por convecção padrão (atmosfera de ar) que foi previamente aquecido a 320°C. Após atingir a temperatura alvo de 320°C, a amostra permanece no forno por quinze minutos. Ao remover a amostra do forno e mantê-la em resfriamento, é imediatamente óbvio que não há adesão entre a parede do cano e o forro, pois o forro desliza livremente para fora do cano. Observa-se que o lado externo do forro agora é revestido com o material de camada de barreira, o que indica que ocorreu adesão mas que forças de contração mediante resfriamento foram maiores que as forças de adesão que permitem que o forro deslize livremente para fora do cano.

Exemplo 4

PTFE com Primer ε Camada de Barreira

Primer é pulverizado sobre o lado interno de cano que recebeu jato de cascalho e seco por dez minutos a 177 °C. Camada de barreira é pulverizada em seguida sobre o cano que recebeu primer e seca por dez minutos a 399 °C. A camada de primer possui de cinco a dez micra de espessura. A camada de barreira possui de trinta a sessenta micra de espessura. Forro de PTFE previamente formado com espessura de 3900 micrômetros é inserido em cano que recebeu jato de cascalho por meio de forração por interferência. O cano forrado é aquecido a 288 °C por meio de aquecimento por indução. As condições de aquecimento por indução incluem: freqüência = 23 kHz, nível de potência = 24 kW e velocidade de varrimento = 53,3 cm/min. Mediante resfriamento, são cortadas fitas do cano forrado e a resistência à adesão entre o forro e o cano é medida como sendo de 23 kg- força/cm.

Exemplo Comparativo E PTFE com Epóxi ECCOBOND® A 359

Forro de PTFE previamente formado com espessura de cerca de 3900 micrômetros é gravado quimicamente utilizando solução de sódio em amônia líquida. O lado externo do forro é "pintado" em seguida com revestimento de epóxi ECCOBOND 359. O forro, agora revestido com epóxi, é deslizado para o interior de cano que recebeu jato de cascalho e possui "encaixe por deslizamento". O cano forrado é colocado em forno por convecção padrão que foi previamente aquecido a 200 °C. Após atingir a temperatura alvo de 200 °C, a amostra permanece no forno por quinze minutos. Após ser removida do forno e mantida em resfriamento, a amostra é cortada em tiras e a resistência à adesão do forro à parede do cano é de 57,5 kg-força/cm. Exemplo 5

PTFE com Epóxi ECCOBOND® 359

Forro de PTFE previamente formado com espessura de cerca de 3900 micrômetros é gravado quimicamente utilizando solução de sódio em amônia líquida. O lado externo do forro é "pintado" em seguida com revestimento de epóxi ECCOBOND 359. O forro, agora revestido com epóxi, é deslizado para o interior de cano que recebeu jato de cascalho e possui "encaixe por deslizamento". O cano forrado é aquecido por indução a 216°C.

As condições de aquecimento por indução incluem: freqüência = 23 kHz, nível de potência = 15 kW e velocidade de varrimento = 50,8 cm/min. Após o resfriamento da amostra, ela é cortada em tiras e a resistência à adesão do forro à parede do cano é de 57,5 kg-força/cm.

Tabela 5

Resumo dos Exemplos

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Claims

1. PROCESSO DE ADESÃO DE FORRO, previamente formado à superfície interna de cano que compreende o aquecimento por indução do cano para conduzir calor ao forro, de forma a aderir o forro à superfície do cano, em que o forro previamente formado é polímero.

2. PROCESSO DE ADESÃO DE FORRO, previamente formado à superfície interna de cano de poço de petróleo que compreende o aquecimento por indução do cano para conduzir calor ao forro, de forma a aderir o forro à superfície do cano, em que o forro previamente formado é polímero.

3. PROCESSO DE ADESÃO DE FORRO, previamente formado à superfície interna e/ou externa de cano que compreende o aquecimento por indução do cano para conduzir calor ao forro, de forma a aderir o forro à superfície do cano, em que o forro previamente formado compreende fluoropolímero.

4. PROCESSO, de acordo com qualquer das reivindicações 1, 2 ou 3, em que o forro previamente formado que se aderiu à superfície do cano possui resistência ao descascamento de pelo menos 11,5 kg-força por centímetro.

5. PROCESSO, de acordo com qualquer das reivindicações -1, 2 ou 3, que compreende adicionalmente a aplicação de camada de primer à superfície interna do cano para adesão do forro ao cano.

6. PROCESSO, de acordo com qualquer das reivindicações -1, 2 ou 3, que compreende adicionalmente a aplicação de adesivo à superfície interna do cano ou à superfície externa do forro previamente formado para adesão do forro ao cano.

7. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 5, que compreende adicionalmente camada de barreira aplicada sobre a camada de primer que compreende uma série de partículas que formam barreira mecânica contra a permeação de água para o cano.

8. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, em que as partículas compreendem mica.

9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, em que a camada de barreira compreende fluoropolímero.

10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 5, em que a camada de primer é aplicada à superfície interna do cano antes da inserção do forro no cano.

11. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 6, em que o adesivo é aplicado à superfície interna do cano ou à superfície externa do forro previamente formado antes da inserção do forro no cano.

12. PROCESSO, de acordo com qualquer das reivindicações -1, 2 ou 3, em que o aquecimento por indução é aplicado ao lado externo do cano para aquecer o cano e o calor no cano adere o forro à superfície do cano.

13. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 12, em que o aquecimento por indução faz com que o forro expanda-se contra a superfície interna do cano.

14. PROCESSO, de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, em que o forro compreende fluoropolímero.

15. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 3, em que o fluoropolímero é fluoropolímero processável por fusão.

16. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, em que o fluoropolímero é fluoropolímero processável por fusão.

17. PROCESSO, de acordo com qualquer das reivindicações -15 ou 16, em que o fluoropolímero processável por fusão é selecionado a partir do grupo que consiste de policlorotrifluoroetileno, copolímeros de tetrafluoroetileno (TFE) e copolímeros de clorotrifluoroetileno (CTFE).

18. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 17, em que o fluoropolímero processável por fusão é copolímero de TFE, em que comonômero é selecionado a partir do grupo que consiste de perfluoroolefina que contém de três a oito átomos de carbono e perfluoro(alquil vinil éter) (PAVE) em que o grupo alquila linear ou ramificado contém de um a cinco átomos de carbono.

19. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, em que o forro compreende fluoropolímero não processável por fusão.

20. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 19, em que o fluoropolímero não processável por fusão é politetrafluoroetileno (PTFE) ou PTFE modificado.

21. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 20, em que a superfície externa do forro previamente formado é gravada.

22. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 21, em que é aplicado adesivo à superfície externa do forro previamente formado ou à superfície interna do cano.