BRPI0809236A2

BRPI0809236A2 - Conjunto tubular composto flexível com altas propriedade isolantes e métodos para fazer o mesmo

Info

Publication number: BRPI0809236A2
Application number: BRPI0809236-2A
Authority: BR
Inventors: W George Coyle
Original assignee: Deepflex Inc
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2014-09-02
Also published as: US20080233318A1; CN101680594A; US7781040B2; EP2137450A1; WO2008115857A1; MY147522A; EP2137450A4

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "CONJUNTO TUBULAR COMPOSTO FLEXÍVEL COM ALTAS PROPRIEDADES ISOLANTES E MÉTODO PARA FAZER MESMO".

Campo Da Invenção

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Esta invenção relaciona-se, de modo geral, a tubos flexíveis compostos, e especificamente a tubos flexíveis compostos com propriedades isolantes altas.

Tubulação soldada convencional flexível é descrita no documento da American Petroleum Institute especificação

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API 17 J. Estes tipos de tubos são normalmente utilizados para a produção de serviços "doce" e "verdes", incluindo os serviços de exportação e de injeção. Fluidos transportados incluem petróleo, gás, água e produtos químicos de injeção e de gás. Uma construção típica é

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formada por uma pluralidade de camadas tubulares, começando com uma carcaça metálica de bloqueio e seguido por um tubo linear de revestimento de plástico para manter o fluido dentro do tubo. Reforço de armaduras da força de enrolamento no sentido do enrolamento é fornecido por fios

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metálicos helicoidais que podem estar em várias camadas e enrolados em direções helicoidais opostas. Camadas adicionais podem também ser utilizadas, com uma extrusão de jaqueta final para completar o conjunto, com um material resistente ao desgaste. Tubulação Composta

A patente US 5,261,462 e 5,435,867, ambas emitidas para Donald H. Wolfe et al são exemplos de tubulação composta tubulares no estado da técnica. Essas patentes

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estão relacionadas a estruturas tubulares com plástico (isto é, polímeros) para o tubo condutor de fluido, que tem uma camada externa formada por tiras alternadas enroladas em espiral de compósitos e elastômeros. Acredita-se que os tubos compostos da técnica anterior,

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como divulgados nas patentes acima, têm sido limitados comprimentos comerciais relativamente curtos, em razão do método pelo qual tais estruturas tubulares foram feitas.

Normalmente, tubos flexíveis compostos são feitos por enrolamento filamentar, que envolve girar o tubo, quando

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da alimentação e movimentação de fibras impregnadas de resina de bobinas para frente e para trás ao longo do comprimento do tubo. Essa técnica limita o comprimento do tubo flexível armado, que pode ser fabricado por causa do número de bobinas necessárias para o grande número de

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fibras que são utilizadas em cada passagem. Como uma questão prática, não era conhecido como fazer comprimentos de tubulação composta relativamente longos o suficiente para o uso submarino por causa de tal problema. Em máquinas de bobina simples, o tempo de descarga e recarga é uma função do tempo necessário para enroscar cada extremidade das fibras, o número de bobinas, e o tempo necessário para substituir cada bobina. Além disso,

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devido aos requisitos de carga de material, uma máquina do tipo de bobina simples vai exigir que cada extremidade viaje alguma distância da sua bobina em rolos, polias, ilhós, etc, através da máquina até o ponto de fechamento do tubo, criando, assim, uma tarefa demorada. Por causa

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das centenas e até milhares de bobinas, máquinas muito grandes seriam obrigadas a fazer um tubo compósito reforçado em comprimentos longos utilizando tais técnicas da técnica anterior. Conseqüentemente, a indústria não teve tubos flexíveis compostos disponíveis em comprimentos

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adequados para a produção submarina e operações de poço. Múltiplos rebocadores de fibra também não são práticos para comprimentos de tubo longos por causa dos tempos de carga de fibra necessários.

2. Tubulação Flexível Composta longa

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Como descrito nas patentes 6491779, 6804942 e 7073978, todas emitidas para Michael J. Bryant, fitas discretos são primeiro formadas a partir de fibras e resina ou similar, de modo que as fitas são enroladas em bobinas, o que reduz o número de bobinas necessárias em relação ao número de bobinas necessárias para filamentos de fibra única, segundo o que é possível fabricar grandes comprimentos de tubulação flexível composta. As fitas são formadas inicialmente e, em seguida, são alimentadas a

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partir de carretéis de fita, em vez de as bobinas de fibra na técnica anterior. Além disso, cada fita é composta de uma pluralidade de finas tiras de fita sobrepostas formada predominantemente, fibras unidirecionais, que são impregnadas com epóxi ou uma outra resina de colagem

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adequada que cura com calor, frio, ultravioleta (UV) ou outros métodos de cura. As fitas multi-camadas são cobertas com um plástico de polietileno ou similar ou fita metálica fina, ou recobertas por extrusão termoplástica para confiná-las em conjunto como uma unidade, com adesivo

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de ligação entre as tiras de fita a ser impedidas de fugir da quebra. Cada fita assim formada é alimentada por um carretei de fita para o núcleo tubular à medida que o núcleo tubular é rodado, ou como as bobinas são rodadas em relação ao núcleo, que produz voltas helicoidal de cada

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uma das fitas no núcleo tubular nas mesmas direções opostas ou helicoidais para o reforço do núcleo.

As figuras 1-5 ilustram o tubo flexível composto da técnica anterior que forma uma base para o melhoramento fornecido pela presente invenção. Por conseguinte, os elementos identificados na figuras 1-5 correspondentemente têm relevância de referência nas figuras 6 e 7 que ilustram concretizações da presente invenção.

Referindo-se agora à figura 1, uma tira de fita de

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fibra adesiva pré-montada é mostrada que é formada de uma pluralidade de fibras 11 que se estendem paralelas umas às outras na direção de enrolamento que é a direção principal da fita. Estas fibras são feitas de fibra de vidro, kevlar, carbono ou materiais semelhantes. As fibras 12 são

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dispostas perpendiculares às fibras 11 e estendem-se para baixo deles e, normalmente, são unidas por um ponto no processo de fabricação e montagem. Essas fibras 12 estão na direção de trama em toda a tira de fita adesiva. Preferencialmente, a força maior da tira de fita é

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fornecida na direção das fibras 11, e em alguns casos, cada tira de fita pode ser formada apenas por teia de fibras 11. Além disso, as tiras de metal fino de aço, alumínio ou outro metal, alguns sendo perfurado, podem ser utilizadas entre ou fora das tiras de fibra em cada

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laminado 15.

A matriz de fibra formada de fibras 11 e 12 pode ser formada separadamente e, posteriormente, impregnada com uma resina, como uma resina epóxi, ou a matriz de fibra pode ser feita na mesma máquina que impregna essas fibras com a resina.

A figura 2 é uma ilustração da tira de fita T da invenção da técnica anterior (e, por extensão, essa

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invenção) , uma forma de que é feito por impregnação de fibras 11 e com uma resina epóxi ou similar para formar um único laminado 15. Os laminados precisam ser tão finos quanto possível para reduzir a tensão neles quando são dobrados sobre uma superfície do tubo. Normalmente, a

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espessura de cada camada do laminado é de cerca de 0,010 para cerca de 0,030. Esta é uma espécie de trade-off entre

(a) fita muito fina que fornece para o processo de produção muito eficiente, mas muito tempo, e (b) uma grossa fita que é menos eficiente (mais fibra), mas exige

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menos tempo de produção.

Cada laminado 15, que é formado pela técnica anterior e desta invenção é uma fita independente T. Uma pluralidade de tais fitas T são sobrepostas umas às outras, como mostrado na figura 3 e, como será explicado,

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são unidas por um adesivo que pode inicialmente ser um epóxi curado ou resina entre as fitas T que posteriormente é curado durante ou após as fitas A serem enroladas no núcleo C. Uma vez que o adesivo entre as fitas cura, o produto global laminado A assume o raio para o qual foi dobrado. Isso acontece porque as fitas 15 deslizam sobre si, e então quando a cola seca, não podem deslizar.

Na figura 3, a fita acabada A é mostrada na seção transversal esquemática com as fibras de urdidura 11

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expostas nas extremidades, e a impregnação de epoxy e ligação a várias fitas em uma dita final T. As fibras da trama não são mostradas na figura 3 porque elas se estendem ao longo da figura 3 apenas atrás da linha de corte para a figura 3.

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Uma capa externa de proteção 20 de nylon, polietileno, ou material similar flexível termoplástico ou elastomérico envolve as fitas T sobrepostas e inclui o adesivo entre as tais fitas T de modo que nenhum dos adesivos não curados escapa da jaqueta 20 durante a cura.

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Um arranjo típico para formar a fita final A mostrada na figura 3 é ilustrada pelo equipamento esquematicamente mostrado na figura 4.

A título de exemplo, os laminados 15 ou fitas T são dispostas em uma relação superposta e são alimentados por

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rolos de aperto 25. Antes de atingir os rolos de aperto 25, as fitas T são espaçadas de modo que o adesivo em forma de uma resina ou similar é aplicada entre as fitas T com qualquer tipo apropriado de aplicador 27 ou spray que fornece adesivo ou resina de um injetor 28 e cabeçalho 29 devidamente conectado ao aplicador 27.

Os rolos de guia 35 servem para manter as fitas T em um alinhamento sobrepostos uma com as outras.

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Finalmente, um carretei rotativo 37, que tem uma folha de embrulho 39 de polietileno, nylon ou material similar flexível termoplástico ou elastomérico é posicionado para a alimentação de um envoltório helicoidal da folha 39 para formar um revestimento de proteção 20,

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girando a cabeça do carretei 37. Essa jaqueta de proteção 20 é assim formada pela folha 39 sendo envolvida sobre as fitas T para formar o produto final de múltiplas fitas A mostrado na seção transversal na figura 3. Em vez d3 voltas helicoidais da folha 39, um embrulho como "cigarro"

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pode ser constituído por uma folha longitudinal que se estende longitudinal da fita T, e que é dobrada total ou parcialmente, se estende por todo ou quase toda a fita T A. A folha helicoidal 39, de preferência, pode então ser acondicionada fora do envoltório de cigarros para

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completar o produto A.

Referindo-se agora à figura 5, uma construção simples de tubulação é ilustrada para mostrar o uso da fita A para reforçar um núcleo ou tubo C, que é formado de um fluido flexível utilizando materiais como polietileno flexível ou de metal, que é grosso o suficiente para ter alguma rigidez, mas fino o suficiente para ainda ser flexível sem deformação significativa ou colapso. Uma camada B antiabrasiva (folha flexível ou membrana) de polietileno

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relativamente fino ou semelhante é, de preferência, disposta entre os envoltórios helicoidal das fitas A para fornecer anti-abrasão entre duas camadas dos pacotes helicoidais. Apesar de os pacotes de fitas serem apresentados como pacotes opostos helicoidais, a invenção

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não é limitada a isso. Por exemplo, a construção pode ter dois ou mais pacotes com um trançado esquerdo, e dois ou mais trançados direitos e, em seguida dois ou mais trançado esquerdos.

Note que as fitas A estão em uma relação de sem

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vínculo com o núcleo ou o tubo C e uns aos outros de modo que quando o núcleo ou o tubo C flexiona durante a sua utilização, as fitas A podem deslizar para uma extensão limitada em relação ao núcleo ou tubo C e um com o outro para permitir a flexão do conjunto inteiro. Além disso,

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note que há pequenas falhas ou espaços helicoidais 40 entre cada uma das fitas A para prever o movimento relativo limitado das fitas A, com relação ao núcleo ou um tubo C e um com o outro para a flexibilidade quando o núcleo ou o tubo C é flexionado. 3. Isolamento da tubulação

Produtores de petróleo e gás em águas profundas ou em climas extremos podem fazer isolamento da tubulação importante na garantia de fluxo. O método comum de usar

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tubos de aço em projetos de tubulação isolante cria uma tubulação muito pesada, cara e difícil de instalar que requer equipamentos significativos e engenharia para fabricação e instalação. Nenhum dos tubos flexíveis compostos acima descritos é intrinsecamente isolante em

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caráter.

Não obstante os avanços acima descritos em tubos flexíveis fornecidos pelas invenções descritas no nas patentes 6,491,779, 6,804,942 e 7,073,978, um método para o isolamento de tais tubos, enquanto que ao mesmo tempo

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mantendo as suas características leves, seria muito benéfico.

Descrição Sumária da Invenção

A presente invenção é geralmente dirigida a um aperfeiçoamento ao longo dos tubos flexíveis compostos

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descritos na seção 2 dos antecedentes e nas patentes

6.491.779, 6.804.942 e 7.073.978, em que o dito aperfeiçoamento inclui espaço vazio ou região de isolamento ao longo do comprimento dos tubos. A presente invenção é também dirigida a métodos para implementar essa melhoria e que prevê um correspondente conjunto tubular composto isolante flexível (tubulação).

Em algumas modalidades, a presente invenção é dirigida a um conjunto tubular composto isolante,

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compreendendo: (a) um núcleo tubular de material flexível condutor de líquido tendo uma superfície externa curva,

(b) uma pluralidade de tiras substancialmente coextensivas sobrepostas ou fitas de material, que são finas e flexíveis o suficiente para dobrar substancialmente em

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conformidade com (ou seja, ser enrolada sobre) a superfície curva externa do referido núcleo, (c) pelo menos uma folha flexível (s) substancialmente em torno das referidas tiras para confinar as referidas tiras juntas em relação superposta, e (d) pelo menos uma camada de geração

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de vácuo, a camada de geração de vácuo, compreendendo: i) pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio disposto em torno de pelo menos uma folha flexível, e ii) uma camada isolante disposta sobre a pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio, tal que um ou

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mais vazios de isolamento são estabelecidas entre a pelo menos uma folha flexível e a camada isolante.

Em algumas modalidades, a presente invenção é dirigida a um método para formar um conjunto tubular composto isolante, o método compreendendo as etapas de: (a) a sobreposição de um primeiro conjunto de uma pluralidade de tiras finas de material flexível substancialmente coextensivo com cada outro, (b) a sobreposição de um segundo conjunto de uma pluralidade de

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tiras finas de material flexível substancialmente coextensivo uns com os outros, (c) Enrolar o referido primeiro e segundo conjunto em ângulos opostos helicoidais em um tubo de condução de fluidos de material flexível (núcleo tubular) sem ligação, a um dos referidos conjuntos

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uns aos outros ou ao dito tubo de modo a proporcionar movimento de deslizamento limitado relativo, das referidas tiras em relação às outras e ao referido tubo; (d) dispor, pelo menos, um elemento estrutural de geração de vazio sobre o conjunto de tiras flexíveis finas com uma folha

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flexível interposta entre elas, e (e) dispor uma camada isolante sobre o pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio de tal forma que um ou mais vazios de isolamento são estabelecidos entre a folha flexível e a camada isolante. Prevê-se que um único ou mais de dois

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conjuntos de uma pluralidade de tiras flexíveis finas poderia ser usados, e que tal envolvimento de vários conjuntos poderia ser feito em apenas ângulos ligeiramente helicoidais. Existem inúmeras variações em relação às concretizações do conjunto tubular acima descrito e do método, especialmente no que diz respeito às dimensões, materiais, etc. Além disso, os conjuntos tubulares podem

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ainda compreender uma ou mais camadas adicionais para melhorar o desempenho e / ou aumentar os parâmetros operacionais da tubulação. Materiais, dimensões e camada adicional (s) podem ser ajustados, acrescentados que se adequam a uma aplicação específica e / ou ambiente.

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A descrição a seguir mais amplamente traçou as características da presente invenção, de modo que a descrição detalhada da invenção que se segue pode ser melhor compreendido. Outras características e vantagens da invenção serão descritas a seguir, que constituem o objeto

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das reivindicações da invenção.

Descrição Sumária dos Desenhos

Para um entendimento mais completo da presente invenção, e as vantagens da mesma, agora é feita referência à seguinte descrição tomada em conjunto com os

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desenhos anexos, em que:

A figura 1 é uma vista isométrica de um arranjo de fibras típicas para a fita de uma invenção da técnica anterior e utilizada de acordo com algumas modalidades da presente invenção. A figura 2 é uma vista das fibras da figura 1 embebidas em resina, como uma resina epóxi.

A figura 3 é uma vista transversal da fita final que tem uma pluralidade de fitas de fibras laminadas em

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conjunto com um material termoplástico ou elastomérico para formar uma fita composta como uma unidade.

A figura 4 é uma ilustração esquemática de um método de uma invenção da técnica anterior mostrando o método e aparelho para fazer as fitas de fibras impregnada com

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resina desta invenção.

A figura 5 é uma vista isométrica de um tubo feito de acordo com a invenção da técnica anterior, mostrando o arranjo das fitas espiralados sobre o núcleo líquido de condução ou tubo.

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A figura 6 é uma vista (e parcialmente cortada) isométrica da tubulação feita com um recurso melhorado isolante, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

A figura 7 é uma vista lateral parcialmente de corte

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do tubo representado na figura 6.

A figura 8 descreve, de forma gradual, um método de formar um conjunto tubular isolante composto, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

Descrição da Invenção Como foi mencionado na breve descrição acima, a presente invenção é geralmente dirigida a uma melhoria sobre os tubos flexíveis compostos descritos nas patentes

6,491,779, 6,804,942 e 7,073,978, em que a dita melhoria

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prevê espaço vazio ou região isolante ao longo do comprimento dos tubos, proporcionando assim um conjunto de tubos flexíveis compostos isolantes. A presente invenção é também dirigida a métodos para implementar essa melhoria. O que se segue é uma discussão mais detalhada desses tubos

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flexíveis compostos isolantes e métodos para fazer o mesmo.

1. Definições

A maioria dos termos usados neste documento são utilizados de acordo com seu uso como normalmente aplicado

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na técnica. No entanto, os seguintes termos são definidos mais definitivamente abaixo.

"Tubulação", como aqui definido, refere-se a tubos flexíveis. Esses tubos geralmente incluem múltiplas camadas e são normalmente um "conjunto tubular" de tais

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camadas. Assim, esses termos serão usados como sinônimos neste documento.

"Composto", como aqui descrito, refere-se a um conjunto tubular compreendendo pelo menos um elemento composto ou camada. Por exemplo, a seção de fita T descrita na figura 2 é um composto de fibras 11 e 12 e um material de matriz 15.

"Flexível", como aqui definido, refere-se À tubulação que é flexível e que pode ser deformada ou dobrada de

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forma não-destrutiva ou não-permanente.

"Isolante", como aqui definido, refere-se a uma característica da tubulação compreendendo parcial ou total isolamento térmico do líquido dentro da dita tubulação do meio que envolve a dita tubulação.

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2. Tubos Flexíveis Compostos Altamente isolantes

Referindo-se às figuras 6 e 7, em algumas modalidades, a presente invenção é dirigida a um conjunto tubular composto isolante 60, que compreende: um núcleo tubular C de de material flexível de condução de líquido

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tendo uma superfície externa curva, uma pluralidade de tiras sobrepostas substancialmente coextensivas (por exemplo, fitas) de material (A), que são finas e flexíveis o suficiente para dobrar substancialmente em conformidade com a superfície curva externa do referido núcleo, pelo

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menos, uma folha flexível B substancialmente em torno das referidas tiras A para confinar as referidas tiras juntas em relação sobreposta e pelo menos uma camada de geração de vácuo, a camada de geração de vácuo, compreendendo: i) pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio65 disposta sobre a pelo menos uma folha flexível B, e ii) uma camada isolante 75 disposta sobre o pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio, tal que um ou mais vazios de isolamento são estabelecidos entre a pelo

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menos uma folha flexível e a camada isolante.

Ainda referindo-se às figuras 6 e 7, em algumas modalidades como acima descrito que inclui ainda um aro de reforço ou camada de esmagamento 77. Nessas concretizações ou outras, ainda compreende uma camada de extrusão de

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membrana 80. Camada adicional (s) de membranas e / ou reforço de resistência à tração entre a camada isolante 75 e a camada de extrusão de membrana 8 0 também são encontrados em algumas modalidades.

Com relação ao acima descrito, núcleo tubular C, como

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um núcleo ou extrusão de forro é normalmente descrito na seção antecedentes. No entanto, tal núcleo ou forro pode tipicamente ter um diâmetro externo de cerca de 2 polegadas a cerca de 48 polegadas e um diâmetro interno de cerca de 1,75 polegadas para cerca de 46 polegadas. Entre

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os materiais adequados, dos quais o núcleo pode ser composto incluem, mas não estão limitados a, o polietileno de alta densidade (PEAD), poliamida 11 (PA-Il), fluoreto vinilideno (PVDF), polietileno reticulado (PEX), e assim por diante. No que diz respeito à pluralidade de tiras de material de sobreposição substancialmente coextensivo A acima descritas, estas tiras estão normalmente sob a forma das fitas descritas na seção antecedentes. Tais fitas ou

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tiras geralmente compreendem uma pluralidade de sub-fitas T, e são tipicamente enroladas sobre o núcleo tubular C de forma helicoidal (ou seja, em um ângulo). Quando há múltiplos tais camadas de A, a direção da helicidade da embalagem é normalmente alternada entre as camadas

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sucessivas de tal forma que elas são enrolados em ângulos opostos. Normalmente há uma folha flexível B enrolada em torno de cada folha, por exemplo, conforme ilustrado na figura 5.

Com relação ao acima descrito, pelo menos, uma folha

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flexível B, como uma folha é normalmente descrita na seção antecedentes, onde ele serve para proteger cada camada da fita. Normalmente, a montagem tubular compreenderá uma folha flexível B para cada camada de fita A enrolada em torno do núcleo tubular C.

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Com relação à camada de geração de vácuo acima descrita (s), tais camadas geralmente incluem pelo menos um elemento gerador de vazio 65. Em algumas modalidades, como uma camada de geração de vácuo é fornecida por um único elemento de geração de vácuo contínuo 65, helicoidalmente envolto em torno do eixo do conjunto tubular. Uma camada isolante 75, em contato com o elemento gerador de vazio 65, cria um vazio helicoidal continuo 70 sobre o conjunto tubular. Em algumas modalidades,

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múltiplas camadas de geração de vazio existem sobre a montagem tubular, normalmente separadas por uma camada de extrusão de membrana 80.

Com relação ao acima descrito, o elemento estrutural de geração de vazio 65, em algumas incorporações, este é

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uma única tira de material helicoidalmente enrolado sobre a montagem tubular de modo a proporcionar aumentos estruturais ao longo do comprimento do tubo que, quando contatado com a camada isolante 75, forma o vazio 70. Em algumas modalidades, o ângulo (em relação ao eixo do

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tubo), na qual um elemento estrutural semelhante 65 é enrolado pode ser na faixa de cerca de 0 graus para cerca de 90 graus, normalmente na faixa de cerca de 45 graus para cerca de 90 graus, e mais tipicamente na faixa de cerca de 50 graus para cerca de 85 graus. Embora não sendo

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particularmente limitado, tal elemento estrutural (s) de geração de vazio geralmente pode ser composto por qualquer material que possa manter o espaço vazio no conjunto tubular 60. Materiais exemplares incluem, mas não estão limitados a materiais compósitos, material polimérico, fibra de vidro e similares. Em termos de espessura do elemento estrutural 65 e altura, ambas são geralmente na faixa de cerca de 0,25 polegadas e cerca de 3,0 polegadas. 0 elemento estrutural de geração de vazio 65 não precisa

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ser substancialmente uniforme ao longo do comprimento do conjunto tubular, mas este é frequentemente o caso. Normalmente, os materiais de que esse elemento é composto são coerentes com o desejo de proporcionar flexibilidade, isolamento e tubos leves.

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Com relação ao acima descrito, o material e a espessura do qual a camada isolante 75 é composto não é particularmente limitado, a ressalva de que não totalmente conforme com as irregularidades de caráter estrutural previsto pelo elemento estrutural de geração de vazio (s)

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65, caso contrário, não seriam criados espaços vazios.

No que diz respeito ao vazio acima descrito (s) 70, a natureza dos vazios são, em grande parte, dependente da natureza combinada dos elementos estruturais de geração de vácuo 65 e a camada isolante 75 que, coletivamente, forma

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os vazios. Tal vazio (s) pode ser contínuo ao longo do comprimento do conjunto tubular, ou pode ser regiões discretas ao longo do comprimento do conjunto. De modo geral, o volume dos vazios por unidade de comprimento da montagem tubular é suficiente para proporcionar uma melhoria do isolamento para a montagem tubular. Em algumas modalidades, um volume do vazio por pé da montagem tubular geralmente varia de cerca de 300 polegadas cúbicas para cerca de 1500 polegadas cúbicas, mas pode variar de cerca

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de 40 polegadas cúbicas para cerca de 5000 polegadas cúbicas por pé de tubo, dependendo do diâmetro interno e externo da tubulação necessária para uma aplicação específica. Tal vazio (s) pode ser preenchido com gás inerte ou outro, enchimento de isolamento (por exemplo,

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espuma), ou podem ser evacuados para prever o isolamento a vácuo.

Com relação ao reforço de aro ou camada de esmagamento acima descritos 77, reforço de aro normalmente é composto por um ou mais pacotes de seção retangular

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grossos, enrolados helicoidalmente de material compósito (não muito diferente fitas A) . Esta camada de reforço é tipicamente enrolada em um ângulo para suportar cargas compressivas tanto radiais como longitudinais geradas pelo sistema hidráulico ou de outra pressão especificada na

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camada de extrusão de membrana 80 (vide infra).

Com relação à camada de extrusão de membrana 80 acima descrita, em algumas modalidades, esta camada é tipicamente uma extrusão termoplástica concebida para selar contra as cargas de compressão geradas pela pressão de água salgada externa. Não só esta pode atuar como uma camada de barreira à pressão da água externa, mas também pode proporcionar uma superfície de deslizamento para reforços.

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As camadas adicionais para o conjunto tubular podem incluir uma ou mais camadas de reforço de tração normalmente constituídas por dois pacotes de seção retangular contra-helicoidais de material compósito dispostos em ângulos adequados para o transporte de cargas

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de tração que não os gerados pela pressão interna. Tais camadas podem normalmente também incluir um revestimento externo, o referido revestimento externo normalmente constituído por uma extrusão termoplástica concebida para permitir a montagem tubular, um grau de proteção contra

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danos acidentais. Tal revestimento externo também pode servir como a superfície utilizada para monitorar torção e identificar o tubo. Uma marcação típica é uma legenda de repetição em forma de uma linha de camada de cor contrastante.

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Como mencionado na seção antecedentes, e como mostrado na figura 5, as lacunas 40 estão presentes entre as fitasA de uma determinada camada. Tais lacunas 40, no entanto, são insuficientes em tamanho de modo a proporcionar o isolamento. Além disso, como sua presença é para dar flexibilidade, essas lacunas podem fechar nas regiões da tubulação que está torta. Os vazios isolantes 70 da presente invenção são suficientes em tamanho para proporcionar um aumento de isolamento, não fecham quando o

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tubo é dobrado ou deformado, e eles podem ser preenchidos com material isolante de tal forma que a natureza flexível da tubulação não seja prejudicada.

No geral, o comprimento do conjunto composto tubular isolante 60 não é particularmente limitado.

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Compreensivelmente, o comprimento é muitas vezes ditado pela natureza da sua utilização - como as suas outras dimensões e os materiais e as camadas de que é composto. Normalmente, no entanto, o conjunto tubular composto isolante 60 tem um diâmetro externo (OD) na faixa de cerca

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de 4 polegadas a cerca de 68 polegadas.

Uma variação (isto é, a concretização alternativa) sobre a montagem tubular isolante acima descrita é composta tendo uma pluralidade de elementos estruturais de geração de vazio como anéis posicionados sobre a montagem

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tubular (em oposição a uma bobina helicoidal contínua). Assim, uma pluralidade de espaços vazios correspondentes são gerados pelo contato da camada isolante com a pluralidade de elementos estruturais de geração de vazio em forma de anel.

3. Métodos

Referindo-se à figura 8, em algumas modalidades, a presente invenção é dirigida a um método para formar um

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conjunto composto tubular, o método compreendendo as etapas de: (Etapa 801), sobrepor um primeiro conjunto de uma pluralidade de tiras flexíveis finas (por exemplo, fitas) de material substancialmente coextensivo uns com os outros; (Etapa 802), sobrepor um segundo conjunto de uma

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pluralidade de tiras finas de material flexível substancialmente coextensivo uns com os outros; (Etapa 803) envolver o referido primeiro conjunto e o referido segundo conjunto em ângulos opostos helicoidais em um tubo de condução de fluidos (núcleo de montagem tubular)

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de material flexível, sem ligação, dos referidos conjuntos uns aos outros ou ao dito tubo de modo a proporcionar movimento de deslizamento limitado relativo, as referidas tiras em relação à outra e o referido tubo; (Etapa 804) dispor, pelo menos, um elemento estrutural de geração de

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vazio sobre o conjunto de tiras flexíveis finas com uma folha flexível interposta entre elas e (Etapa 805) dispor uma camada isolante sobre o pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio de modo que um ou mais vazios de isolamento são estabelecidos entre a folha flexível e a camada isolante.

Em algumas modalidades, apenas um único conjunto de uma pluralidade de tiras finas e flexíveis é enrolado

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sobre o núcleo tubular condutor de fluido da montagem. Em algumas modalidades, como acima descrito, os métodos ainda compreendem uma ou mais etapas adicionais que eliminar uma ou mais camadas adicionais sobre a camada isolante. Normalmente, estes métodos fornecem para a produção

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contínua de tais tubos isolantes compostos, tais métodos são ainda capazes de fornecer tubos para comprimentos muito longos adequados para, por exemplo, o transporte de petróleo do mar profundo e gás. Tais métodos geralmente fornecem conjunto tubular composto isolante descrito na

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seção anterior.

Uma variação sobre o processo acima descrito, sendo consistente com a variação da montagem tubular descrita na seção anterior, envolve a colocação de uma pluralidade de elementos estruturais de geração de vazio em forma de anel

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sobre o conjunto tubular de modo a criar uma única camada de vazios discreta, mediante aplicação de uma camada isolante sobre os elementos estruturais de geração de vazio em forma de anel.

4. Sumário O descrição antecedente detalhou um conjunto composto flexível tubular tendo um melhor desempenho como resultado de propriedades de isolamento melhorado - previsto pelo vazio de isolamento (s) a ser incorporado no conjunto.

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Essa melhoria se estende a utilidade de tais tubos e prevê o transporte de fluidos em ambientes / sistemas previamente incompatíveis com tubo flexível composto leve. A presente invenção, ao ser direcionada para esses tubos flexíveis compostos isolantes (na forma de uma matriz

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tubular), é também dirigida a métodos de fabricação de tais tubos melhorados. Em seu nível mais elementar, a presente invenção é dirigida a um conjunto de tubos flexíveis compreendendo: (a) um núcleo flexível, e (b) e camada isolante, sendo que ambos foram descritos acima.

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Qualquer ou todas as camadas descritas acima podem ser eliminados e / ou combinada ou integradas com tal camada "elementar" e / ou outras camadas, como mencionado acima.

Todas as patentes e publicações aqui mencionados são incorporadas por referência. Deve ser entendido que

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algumas das estruturas acima descritas, funções e operações das concretizações acima descritas não são necessárias para a prática da presente invenção e estão incluídas na descrição simples para a completude de uma modalidade exemplar ou incorporações. Além disso, deve ser entendido que estruturas específicas, funções e operações das concretizações patentes e publicações acima descritas podem ser praticadas em conjunto com a presente invenção, mas não são essenciais para essa prática. É, portanto, para ser entendido que a invenção pode ser praticada de outro modo, que o descrito acima sem realmente fugir do espírito e escopo da presente invenção como definido no quadro reivindicatório anexo.

Claims

1. Conjunto tubular composto isolante caracterizado pelo fato de que compreende: a) um núcleo tubular de fluido que conduz o material flexível tendo uma superfície externa curva, b) um primeiro conjunto de uma pluralidade de tiras sobrepostas substancialmente coextensivas de material, que o primeiro conjunto é fino e flexível o bastante para dobrar para conformar-se substancialmente com a superfície curva externa do referido núcleo, c) uma primeira folha flexível substancialmente ao redor das referidas tiras para confinar as referidas tiras juntas em uma relação superposta; d) um segundo conjunto de uma pluralidade de tiras sobrepostas substancialmente coextensivas de material, em que o segundo conjunto é fino e flexível o bastante para dobrar para conformar-se substancialmente com a superfície curva externa do referido núcleo; e) uma segunda folha flexível separada da referida primeira folha substancialmente ao redor do referido segundo conjunto de tiras para confinar as referidas tiras no referido segundo conjunto juntas em uma relação sobreposta, em que a referida segunda folha está em contato pelo menos parcialmente não ligante com a referida primeira folha para fornecer movimento relativo de deslizamento limitado entre as mesmas mediante flexão do referido núcleo tubular; e f) pelo menos uma camada de geração de vazio composta de: i) pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio disposto sobre a segunda folha flexível, e ii) uma camada isolante disposta sobre pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio de tal forma que um ou mais vazios isolantes são estabelecidos entre a segunda folha flexível e a camada isolante.

2. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento estrutural gerador de vazio é uma estrutura em espiral que eleva a camada isolante acima da segunda folha flexível, e onde o vazio isolante é contínuo em natureza formando um vazio isolante contínuo.

3. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o vazio isolante contínuo está helicoidalmente posicionado sobre a montagem tubular.

4. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o vazio isolante é preenchido com um material isolante.

5. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma camada de reforço de aro em contato com a camada isolante.

6. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma camada de membrana posicionada sobre a camada de reforço de aro.

7. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma ou mais camadas de reforço à tração posicionadas ao redor da camada de membrana.

8. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma camada de revestimento externo posicionada ao redor de uma ou mais camadas de reforço de tração.

9. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os vazios isolantes representam um volume vazio por comprimento do conjunto tubular, que varia de cerca de 40 polegadas cúbicas por pés de tubo de cerca de 5000 polegadas cúbicas por pé de tubo.

10.Conjunto tubular composto caracterizado pelo fato de que compreende: a) um núcleo tubular de fluido de condução de material flexível tendo uma superfície externa curva; b) definir pelo menos um de uma pluralidade de tiras sobrepostas substancialmente coextensivas de material, em que o dito conjunto é fino e flexível o suficiente para dobrar para conformar-se substancialmente com a superfície curva externa do referido núcleo; c) pelo menos uma folha flexível substancialmente em torno de cada conjunto de tiras para confinar as referidas tiras juntas em uma relação superposta, onde a referida folha está em contato não ligante com o referido núcleo para proporcionar movimento relativo deslizante limitado entre os mesmos sobre a flexão do referido núcleo, e d) pelo menos uma camada de geração de vazio, compreendendo: i) pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio disposto sobre a pelo menos uma folha flexível e ii) uma camada isolante disposta sobre o pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio de tal forma que um ou mais vazios isolantes são estabelecidos entre a pelo menos uma folha flexível e a camada isolante.

11. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio é uma estrutura em espiral que eleva a camada isolante acima de pelo menos uma folha flexível, e onde o vazio isolante é contínuo em natureza formando um vazio isolante contínuo.

12. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o vazio isolante contínuo é helicoidalmente posicionado sobre o núcleo tubular.

13. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o vazio isolante é preenchido com um material isolante.

14. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que ainda inclui uma camada de reforço de aro em contato com a camada isolante.

15. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma camada de membrana posicionada sobre a camada de reforço de aro.

16. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que ainda inclui uma ou mais camadas de reforço à tração posicionadas ao redor da camada de membrana.

17. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que ainda inclui uma camada de revestimento externo posicionada ao redor de uma ou mais camadas de reforço de tração.

18. Conjunto tubular composto isolante, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os vazios isolantes representam um volume vazio por comprimento de montagem tubular, que varia de cerca de 40 polegadas cúbicas por pé de tubo de cerca de 5000 polegadas cúbicas por pé de tubo.

19. Método para formar um conjunto tubular composto isolante, o referido método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) sobreposição de um primeiro conjunto de uma pluralidade de tiras finas e flexíveis de material substancialmente coextensivo umas com as outras; (b) sobreposição de um segundo conjunto de uma pluralidade de tiras finas e flexíveis de material substancialmente coextensivo umas com as outras; (c) acondicionamento do referido primeiro conjunto e o referido segundo conjunto em ângulos opostos helicoidais em um tubo de fluido condutor de material flexível, sem qualquer ligação dos referidos conjuntos um ao outro ou ao referido tubo de modo a proporcionar movimento relativo de deslizamento limitado das referidas tiras em relação uma à outra e o referido tubo; (d) disposição de pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio sobre o conjunto de tiras finas e flexíveis com uma folha flexível interposta entre eles, e (e) disposição de uma camada isolante sobre o pelo menos um elemento estrutural de geração de vazio de tal forma que um ou mais vazios isolantes são estabelecidos entre a folha flexível e a camada isolante.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o método para formar o referido conjunto tubular composto isolante envolve uma implementação contínua e simultânea das etapas das quais o referido método é composto.