BRPI0803556B1

BRPI0803556B1 - Dispositivo de aperto

Info

Publication number: BRPI0803556B1
Application number: BRPI0803556-3A
Authority: BR
Inventors: Paul Louvain-Walters; Jonathan Fox
Original assignee: Trelleborg Crp Limited
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2019-04-02
Also published as: NO20084197L; GB2453567A; BRPI0803556A2; US8562029B2; AU2008207447A1; AU2008207447B2; US20090200802A1; GB2453567B; GB0719855D0; MY151667A

Abstract

dispositivo de aperto. é divulgado um dispositivo de aperto que é para montagem sobre um elemento cilíndrico, tais como uma coluna de ascensão ou cabo umbilical submarinos 12. o dispositivo de aperto tem um conjunto de invólucros de aperto externos 14 modelado para ser arranjado ao redor do elemento cilíndrico 12 e, preferivelmente, adaptado para ser preso uns nos outros nesta configuração, por exemplo, por meio de parafusos 16. na estrutura assim formada estão elementos de aperto internos 24 modelados para assentar-se no elemento cilíndrico, por exemplo, por meio de faces internas parcialmente circulares. os elementos de aperto internos são predispostos em encaixe com o elemento cilíndrico por meio dos elementos de mola 20 pré-tensionados mediante montagem do dispositivo de aperto entre superfícies opostas dos respectivos invólucro de dispositivo de aperto externo e elemento de aperto interno. preferivelmente, cada um dos elementos de mola 20 age ao longo de uma direção circunferencial.

Description

“DISPOSITIVO DE APERTO”

A presente invenção diz respeito a dispositivos de aperto para montagem sobre elementos alongados, tais como colunas de ascensão ou cabos umbilicais submarinhos.

A presente invenção foi desenvolvida para uso na extração submarinha de hidro5 carbonetos, e suas aplicações neste campo serão discutidas a seguir, mas, contudo, entende-se que dispositivos de aperto que incorporam a invenção podem ser usados com outros propósitos.

A extração de hidrocarbonetos, tais como petróleo e gás, de poços submersos envolve o uso de vários elementos alongados e, tipicamente, cilíndricos, tais como as colunas 10 de ascensão, que conduzem os próprios hidrocarbonetos para a superfície. Há várias situações em que é necessário montar um dispositivo de aperto sobre um elemento como este, dispositivo de aperto esta que pode suportar uma carga axial e que pode resistir ao movimento ao longo do elemento. Por exemplo, freqüentemente, um cabo umbilical ou coluna de ascensão é acorrentado no leito oceânico usando um dispositivo de aperto da parte de liga15 ção presa a uma parte de extremidade do cabo umbilical / coluna de ascensão. A própria parte de ligação vai do dispositivo de aperto da parte de ligação até uma estrutura que é fixa no leito oceânico, tais como uma base de gravidade ou estaca de sucção.

Tipicamente, dispositivos de aperto da parte de ligação existentes compreendem invólucros de aperto parcialmente cilíndricos e bastante não maleáveis, modelados para ser 20 arranjados ao redor da coluna de ascensão / cabo umbilical, e unidos usando elementos de fixação rosqueados para prender o dispositivo de aperto no local.

Um dos desafios técnicos neste contexto é que a coluna de ascensão ou o cabo umbilical pode contrair e expandir em operação, especialmente, já que ele pode ficar sujeito a variações significativas de temperatura e de pressão interna. Assim, algum grau de con25 formidade precisa ser construído no dispositivo de aperto. Tipicamente, em dispositivos de aperto da parte de ligação conhecidas, são os elementos de fixação usados para unir os invólucros de aperto que contribuem, em grande parte, com esta conformidade, mas as variações no diâmetro que, conseqüentemente, podem ser acomodadas são pequenas.

Algumas vezes, outros dispositivos de aperto para montagem sobre as colunas de 30 ascensão (tipicamente, para localizar bóias, para impedi-las de se mover ao longo do comprimento da coluna de ascensão) utilizam tiras para prender corpos do dispositivo de aperto parcialmente anulares na coluna de ascensão. A patente da Grã-Bretanha 2286649 (concedida a Balmoral Group) e a patente de Grã-Bretanha 2288205 (concedida a CRP Group Limited) dizem respeito a dispositivos de aperto deste tipo geral. Por exemplo, as tiras são 35 formadas de titânio ou de material compósito, e são carregadas com uma grande tensão por meio dos parafusos usados para unir suas extremidades, em virtude do que as tiras fornecem alguma conformidade. O pedido de patente US publicado 2007/0087639, depositado

Petição 870180052283, de 18/06/2018, pág. 13/19 em nome de Oram, Stokes e Reid, diz respeito a um outro tipo de dispositivo de aperto de alça com um elemento radialmente resiliente. Em uma modalidade, este é um corpo elastomérico entre a alça e os invólucros de aperto abaixo. Em uma outra, um conjunto de folhas arqueadas resilientes é fornecido no corpo do dispositivo de aperto, e é por meio deste que o dispositivo de aperto fica sobre a coluna de ascensão.

De acordo com a presente invenção, é divulgado um dispositivo de aperto para montagem em um elemento cilíndrico, o dispositivo de aperto compreendendo pelo menos dois invólucros de aperto externos modelados para ser arranjados ao redor do elemento cilíndrico, pelo menos dois elementos de aperto internos modelados e arranjados para ficar sobre o elemento cilíndrico, e pelo menos um elemento de mola arranjado entre superfícies opostas de um dos invólucros de aperto externos e de um dos elementos de aperto internos para que o elemento de mola seja pré-tensionado mediante a montagem do dispositivo de aperto ao redor do elemento cilíndrico e sirva para predispor os elementos de aperto contra o elemento cilíndrico.

O uso de um ou mais elementos de mola pré-tensionados entre o invólucro de dispositivo de aperto externo e os elementos de aperto internos habilita o dispositivo de aperto que incorpora a presente invenção a manter uma força de fixação exigida, apesar da significativa contração / expansão do elemento no qual ela está montada. Eles podem fazer isto sem movimento correspondente dos invólucros de aperto externos, o que facilita a anexação de itens auxiliares, tais como torniquetes e bocais de entrada.

Preferivelmente, os elementos de aperto internos ficam dispostos radialmente para dentro dos invólucros de aperto externos. Eles podem ser anexados nos invólucros de aperto externos, mas tal anexação permite necessariamente movimento radial dos elementos de aperto internos em relação aos invólucros de aperto externos.

Preferivelmente, os invólucros de aperto externos são providos com dispositivo para anexação uns nos outros e, juntamente, circundam o elemento cilíndrico. Dispositivos de anexação adequados incluem, por exemplo, elementos de fixação rosqueados.

Em princípio, o elemento de mola pode agir ao longo de uma direção radial. Entretanto, preferivelmente, o elemento de mola age ao longo de uma direção que é substancialmente circunferencial em relação ao elemento cilíndrico. Esta força circunferencial sobre o elemento de aperto interno deve ser claramente reagida para impedir que o elemento de aperto se mova circunferencialmente. Isto pode ser alcançado pelo simples apoio das superfícies do elemento de aperto interno e do invólucro de dispositivo de aperto externo, mas, em uma modalidade preferida, cada um dos elementos de aperto internos é provido com pelo menos um par de elementos de mola arranjado para aplicar forças circunferencialmente opostas no elemento de aperto interno. O efeito líquido dos dois elementos de mola é impelir o elemento de aperto interno radialmente para dentro.

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Pode haver múltiplos pares axialmente espaçados de tais elementos de mola para cada elemento de aperto interno. Certamente, este arranjo é particularmente adequado para um dispositivo de aperto alongado.

Preferivelmente, o elemento de mola, ou cada um deles, é formado como um bloco 5 que compreende material elastomérico. Borracha é adequada.

Preferivelmente, cada elemento de aperto interno tem uma superfície que se estende de forma substancialmente radial em relação ao que o elemento de mola age. Por exemplo, os elementos de aperto internos podem ser formados como corpos parcialmente cilíndricos com flanges radialmente eretos.

Preferivelmente, cada invólucro de dispositivo de aperto externo fornece uma superfície que se estende radialmente voltada para a direção da superfície que se estende radialmente a partir das proximidades do elemento de aperto interno, para que o elemento de mola seja arranjado entre as ditas superfícies para predispor uma para longe da outra.

A dita superfície do invólucro de dispositivo de aperto externo pode ser uma super15 fície interna de uma cavidade no invólucro de dispositivo de aperto interno que aloja um ou mais dos elementos de mola. Modalidades específicas da presente invenção serão agora descritas, a título de exemplo somente, em relação aos desenhos anexos, nos quais:

a figura 1 mostra um dispositivo de aperto de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção sobre um cabo umbilical ou uma coluna de ascensão. Dois corpos de 20 dispositivo de aperto externos são omitidos deste desenho para revelar recursos da construção interna do dispositivo de aperto;

a figura 2 corresponde à figura 1, exceto em que ela inclui os dois corpos de dispositivo de aperto externos;

a figura 3 é uma seção em um plano axial através do arranjo visto na figura 2;

a figura 4 é uma vista do mesmo arranjo a partir de uma extremidade;

a figura 5 é uma seção através do arranjo em um plano radial;

a figura 6 é uma seção em um plano axial através de um dispositivo de aperto de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção; e a figura 7 mostra o arranjo da figura 6 em vista isométrica.

As figuras 1 a 5 ilustram um dispositivo de aperto da parte de ligação 10 que incorpora a presente invenção montado sobre um elemento cilíndrico alongado 12, tais como uma coluna de ascensão ou cabo umbilical marinhos. No geral, invólucros de aperto externos 14 nesta modalidade em particular têm forma parcialmente cilíndrica para que, quando montados, eles formem um cilindro aproximado com passagem de um lado a outro para re35 cepção do elemento 12. A presente modalidade compreende quatro invólucros de aperto externos quarto cilíndricos, embora um diferente número de invólucros possa ser usado, por exemplo, dois, três ou cinco. Eles são componentes rígidos e essencialmente não maleáveis

Petição 870180052283, de 18/06/2018, pág. 15/19 formados, na presente modalidade, de espuma sintética. Elementos de fixação formados na presente modalidade, como parafusos 16, passam através de furos alinhados em invólucros de aperto adjacentes 14 para prendê-los, o acesso às cabeças de parafuso e porcas sendo fornecido em virtude dos rebaixos 18 nas faces externas do invólucro.

Cada um dos invólucros de aperto externos 14 tem um conjunto de cavidades internas que recebe respectivos elementos de mola 20. Na modalidade ilustrada, estes são formados como blocos elastoméricos e, no geral, são cubóides. Para alcançar as características elásticas desejadas, os elementos de mola da presente modalidade são formados de borracha e incorporam múltiplas camadas rígidas (não mostradas) que, pelo controle da 10 tendência de os elementos se expandirem lateralmente mediante compressão, aumentam sua rigidez efetiva. As cavidades que recebem os elementos de mola são superdimensionadas em aproximadamente 20 % para permitir que os elementos de mola deformem sob pressão.

Os elementos de mola 20 apóiam-se nos respectivos flanges 22 dos elementos de 15 aperto internos 24 que, no geral, têm forma parcialmente tubular, para que cada elemento de aperto interno 24 tenha uma face interna com seção transversal, no geral, parcialmente circular para ficar sobre o elemento 12 e, juntamente, os elementos de aperto internos (dos quais há quatro, cada qual conduzido por um respectivo invólucro de dispositivo de aperto externo) formam um cilindro que fica ao redor do elemento 12 e o circundando.

Quando o dispositivo de aperto 10 for instalado e seus parafusos 16 forem apertados para unir os invólucros de aperto externos 14 uns com os outros, cada um dos elementos de mola 20 é comprimido, ao longo da direção circunferencial, entre seus respectivos flanges 22 e a superfície interna oposta da cavidade na qual eles estão montados. Note que há folga, por exemplo, em 26, entre os elementos de aperto internos 24 adjacentes para que 25 estas partes possam se mover para dentro e para fora para acomodar a expansão e a contração do elemento 12. Note também que o efeito dos elementos de mola 20 é impelir os flanges 22 adjacentes das proximidades dos elementos de aperto internos 24 um na direção do outro circunferencialmente - isto é, para tender a fechar a folga 26 - e é esta ação que cria a força de fixação exigida. O resultado é que o dispositivo de aperto pode sustentar 30 grandes cargas ao longo da direção axial (isto é, ao longo do comprimento do elemento 12) sem ser deslocado ao longo do elemento e apesar das mudanças nas suas dimensões em função de aquecimento, resfriamento, tolerância de fabricação, etc.

Os parafusos 16 prendem cada elemento de aperto interno 20 em um respectivo invólucro de dispositivo de aperto externo 14 para que, antes da sua instalação, o dispositivo de aperto se separe justamente em quatro subconjuntos que são de manuseio direto.

O dispositivo de aperto 10 é provido com anodos de sacrifício 30 que inibem a corrosão eletrolítica dos outros componentes do dispositivo de aperto metálico em um ambiente

Petição 870180052283, de 18/06/2018, pág. 16/19 de água salgada. No exemplo ilustrado, estes são componentes de alumínio parcialmente anulares.

Uma parte de ligação (não mostrada) é presa em uso em um torniquete formado por duas metades do torniquete 32 e montada no exterior do dispositivo de aperto 10. Am5 bas as metades do torniquete são semicirculares com flanges substancialmente circunferenciais 34 que terminam em placas de extremidade 36 que são parafusadas para prender as metades de torniquete uma na outra. O torniquete é recebido em um rebaixo anular oco no exterior do dispositivo de aperto 10, como mostrado na figura 3, e, desse modo, é impedido de se mover ao longo do comprimento do dispositivo de aperto, mas pode rotacionar ao seu 10 redor. O torniquete é provido com olhais 37 para receber, por exemplo, um anete de âncora (não mostrado) para acoplar na parte de ligação.

No geral, o dispositivo de aperto 110 ilustrado nas figuras 6 e 7 é similar ao descrito anteriormente, e recursos correspondentes são atribuídos com os mesmos números de referência. A principal distinção entre os dois é que o dispositivo de aperto 110 compreende adi15 cionalmente um colar guia 112 que resiste à curvatura - ou dobra - excessiva do elemento 12 onde ele emerge do dispositivo de aperto 10. O colar guia 112 compreende um tubo guia cilíndrico 114 formado em duas metades para montagem ao redor do elemento 12 e preso a uma face de extremidade do dispositivo de aperto 10 por meio dos parafusos passados através de um flange circular 116 integralmente formado na extremidade do tubo guia. O 20 tubo guia 114 tem um furo interno que aumenta de diâmetro na direção da sua extremidade aberta, passando para longe do dispositivo de aperto 10, para acomodar alguma curvatura do elemento 12 nesta região. O efeito é evitar a concentração de tensão no elemento 12, onde ele emerge do dispositivo de aperto.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de aperto (10, 110) para montagem em um elemento cilíndrico (12), o dispositivo de aperto (10, 110) compreende pelo menos dois invólucros de aperto externos (14) modelados para serem dispostos ao redor do elemento cilíndrico (12), pelo menos dois

5 elementos de aperto internos (24) modelados e arranjados para se assentar no elemento cilíndrico (12), CARACTERIZADO pelo fato de que os elementos de aperto internos (24) são móveis ao longo de uma direção radial em relação aos invólucros de aperto externos (14), e pelo menos um elemento de mola (20) disposto entre superfícies opostas de um dos invólucros de aperto externos (14) e um dos elementos de aperto internos (24) para que o 10 elemento de mola (20) seja pré-tensionado mediante montagem do dispositivo de aperto (10, 110) ao redor do elemento cilíndrico (12) e sirva para posicionar os elementos de aperto internos (24) contra o elemento cilíndrico (12).
2. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os invólucros de aperto externos (14) são providos com

15 dispositivo (16) para anexação um no outro para que, juntamente, eles circundem o elemento cilíndrico (12).
3. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo para anexação compreende elementos de fixação rosqueados (16).

20
4. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de mola (20) age ao longo de uma direção que é substancialmente circunferencial em relação ao elemento cilíndrico (12).
5. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos elementos de aperto internos (24) é pro-

25 vido com pelo menos um elemento de mola.
6. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos elementos de aperto internos (24) é provido com pelo menos um par de elementos de mola (20) disposto para aplicar forças circunferencialmente opostas no elemento de aperto interno (24).

30
7. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com a reivindicação 6,

CARACTERIZADO pelo fato de que cada elemento de aperto interno (24) é provido com múltiplos pares de elementos de mola axialmente espaçados (20).
8. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de mola (20), ou cada um deles, é

35 formado como um bloco que compreende material elastomérico.
9. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que cada elemento de aperto interno (24) tem uma

Petição 870180144606, de 25/10/2018, pág. 8/9 superfície interna parcialmente cilíndrica para assentar-se no elemento cilíndrico.
10. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que cada elemento de aperto interno (24) tem uma superfície que se estende de forma substancialmente radial contra a qual o elemento de

5 mola (20) age.
11. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que cada invólucro de dispositivo de aperto externo (14) fornece uma superfície que se estende radialmente voltada na direção da superfície que se estende radialmente a partir das proximidades do elemento de aperto interno, o elemento de

10 mola sendo arranjado entre as ditas superfícies para posicioná-las uma para longe da outra.
12. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que cada invólucro de dispositivo de aperto externo (14) tem pelo menos uma cavidade interna que aloja um ou mais dos elementos de mola.
13. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com a reivindicação 12, 15 CARACTERIZADO pelo fato de que cada invólucro de dispositivo de aperto externo (14) é, substancialmente, um corpo parcialmente anular.
14. Dispositivo de aperto (10, 110), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que é um dispositivo de aperto da parte de ligação provido no seu exterior com um torniquete (32) para a anexação de uma parte de ligação.