BRPI0810573B1 - conduto tubular flexível destinado ao transporte de hidrocarbonetos gasosos no domínio da exploração petrolífera offshore - Google Patents

conduto tubular flexível destinado ao transporte de hidrocarbonetos gasosos no domínio da exploração petrolífera offshore Download PDF

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Abstract

“conduto tubular flexível destinado ao transporte de hidrocarbonetos gasosos no domínio da exploração petrolífera offshore” a invenção se refere a um conduto tubular flexível (1) para o transporte de gás sob alta pressão no domínio da exploração petrolífera offshore. o conduto é do tipo não ligado e de passagem lisa, e compreende do interior para o exterior um tubo polimérico interno (2), uma abóbada de pressão (3) formada pelo enrolamento com passo curto de pelo menos um fio, um primeiro par interior (4, 5) de lonas cruzadas de armaduras de tração, uma bainha intermediária polimérica (6), um segundo par exterior (7, 8) de lonas cruzadas de armaduras de tração e uma bainha externa polimérica (9), e ele é caracterizado pelo fato de que o par interior (4, 5) de lonas de armaduras de tração é enrolado com um ângulo de hélice inferior ou igual a 35º e pelo fato de que o par exterior (7, 8) de lonas de armaduras de tração é enrolado com um ângulo de hélice substancialmente igual a 55º.

Description

“CONDUTO TUBULAR FLEXÍVEL DESTINADO AO TRANSPORTE DE HIDROCARBONETOS GASOSOS NO DOMÍNIO DA EXPLORAÇÃO PETROLÍFERA OFFSHORE” [0001] A presente invenção se refere a um conduto tubular flexível para o transporte de fluidos (notadamente os hidrocarbonetos gasosos) utilizado no domínio da exploração petrolífera no mar. Ela se refere mais especialmente a um conduto flexível de tipo não ligado (“unbonded” em inglês) para o transporte de hidrocarbonetos gasosos ou bifásicos que compreendem uma fase gasosa.
[0002] Esses condutos flexíveis, que são formados por um conjunto de diferentes camadas concêntricas e superpostas, são ditos de tipo não ligado uma vez que essas camadas apresentam uma certa liberdade de se deslocarem uma sem relação às outras. Esses condutos flexíveis satisfazem entre outras às recomendações do documento normativo API 17J “Specification for Unbonded Flexible Pipe” publicado pelo “Amerícan Petroleum Institute”. As camadas constitutivas compreendem notadamente bainhas poliméricas que asseguram geralmente uma função de estanqueidade, e camadas de reforço destinadas à compensação dos esforços mecânicos e formadas por enrolamentos de folha de ferro flexível, de fios metálicos, de tiras diversas ou de perfilados feitos de materiais compósitos.
[0003] Os condutos flexíveis de tipo não ligado mais utilizados na indústria petrolífera offshore compreendem geralmente, do interior para o exterior, uma carcaça interna constituída por uma folha de ferro flexível grampeada que serve para impedir o esmagamento do conduto sob o efeito da pressão externa, uma bainha de estanqueidade interna feita de polímero, uma abóbada de pressão constituída por pelo menos um fio metálico de forma grampeado e enrolado helicoidalmente com passo curto, a dita abóbada de pressão servindo para compensar os esforços radiais ligados à pressão interna, lonas de armaduras de tração formadas por enrolamentos helicoidais de passo longo de fios metálicos ou compósitos, as ditas lonas de armaduras sendo destinadas a compensar os esforços longitudinais que o conduto sofre, e finalmente uma bainha externa de estanqueidade destinada a proteger da água do mar as camadas de reforços. Um tal conduto é dito de passagem não lisa
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2/14 (“rough bore” em inglês) pois o elemento mais interior é a carcaça interna que forma uma passagem não lisa em razão das separações entre as espiras da carcaça.
[0004] São conhecidos assim condutos flexíveis de tipo não ligado de passagem lisa (“smooth bore” em inglês) que não compreendem carcaça interna e para os quais o elemento mais interior é um tubo estanque polimérico de parede lisa.
[0005] Os condutos ditos “smooth bore” (de passagem lisa) são geralmente utilizados para veicular fluidos que não têm fase gasosa. Na prática, seu uso é reservado aos condutos de injeção de água. De fato, para os fluidos bifásicos, a difusão no decorrer do escoamento dos gases através do tubo polimérico de estanqueidade interna provoca um aumento de pressão que reina dentro do anular situado em torno da bainha interna. Quando a pressão dentro do anular se torna superior à pressão interna que reina dentro do conduto, como por exemplo por ocasião de uma descompressão em virtude de uma paralisação de produção, a diferença de pressão pode levar ao desabamento do tubo polimérico de estanqueidade interna (“collapse” em inglês). É entre outras coisas para conjurar esse risco que é preferido dispor uma carcaça interna no interior do dito tubo polimérico interno, o que é o mesmo que realizar um conduto de passagem não lisa. É por essa razão que são utilizados geralmente condutos ditos “rough bore” para o transporte dos hidrocarbonetos gasosos ou bifásicos.
[0006] Um problema apareceu nos condutos “rough bore” de produção e de exportação de hidrocarbonetos gasosos. Esse problema está ligado ao escoamento do gás dentro do conduto e mais precisamente aos fenômenos de formação de turbilhões que aparecem em contato com as separações entre espiras da carcaça. De fato, a descontinuidade de superfície encontrada ao nível dessas separações acarreta a formação de turbilhões que perturbam o escoamento do gás dentro do conduto. Esses turbilhões induzem vibrações de pressão cíclicas que podem levar a fenômenos de ressonância (vibrações, ruídos) dentro do conduto e ao nível dos equipamentos e tubulações situados na plataforma ou no suporte flutuante de produção, e também nos equipamentos imersos. Essas flutuações de pressão e sobretudo essas vibrações resultantes podem se tornar muito grandes e levar a
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3/14 fenômenos de fadiga, notadamente nos ditos equipamentos e nas extremidades dos condutos que são submetidos então a solicitações maiores do que aquelas para as quais eles foram projetados, o que pode gerar vazamentos.
[0007] O pedido FR2856131 divulga uma primeira solução para esse problema que consiste em revestir o interior do conduto “rough bore” com uma bainha polimérica perfurada com furos.
[0008] O pedido W02004/005785 ensina uma segunda solução que consiste em munir a carcaça interna do conduto “rough bore” de passagens transpassantes longitudinais, as ditas passagens facilitando o escoamento do gás para o interior das espiras da carcaça de maneira a evitar a formação dos turbilhões ao nível das separações entre espiras.
[0009] Essas duas soluções se revelam onerosas e delicadas de executar.
[0010] Os pedidos FR2775052, FR2846395 e FR2852658 divulgam condutos “smooth bore” especiais que podem transportar hidrocarbonetos gasosos. Esses condutos compreendem uma bainha intermediária polimérica estanque situada entre a abóbada de pressão e as lonas de armaduras de tração. Em caso de rasgamento acidental da bainha externa, a pressão hidrostática exterior é compensada por essa bainha intermediárias ela própria sustentada pela abóbada de pressão, o que tem como efeito proteger o tubo interno de estanqueidade e evitar seu desabamento sobre si mesmo (“collapse”). Além disso, o espaço anular compreendido entre o tubo interno de estanqueidade e a dita bainha intermediária é munido de uma camada de drenagem dos gases de difusão destinada a evacuar esses gases ao longo desse espaço anular até uma das duas extremidades do conduto. Em FR2775052, a camada de drenagem é constituída por um par de lonas de armaduras enroladas em torno da abóbada de pressão com um ângulo superior a 35a. Em FR2846395 e FR2852658, a camada de drenagem é constituída por perfilados específicos que compreendem rasgos e que são enrolados helicoidalmente em torno da abóbada de pressão com um ângulo superior a 55a. A camada de drenagem permite limitar o risco de sobrepressão dos gases de difusão dentro do anular e portanto aquele de “collapse” do tubo interno. No entanto, essas soluções não resolvem de modo
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4/14 satisfatório o problema de segurança e de confiabilidade do transporte de hidrocarbonetos gasosos sob muito alta pressão. Esse é em especial o caso dos condutos de exportação destinados a encaminhar em grandes distâncias e com uma vazão muito grande gás previamente purificado e comprimido. Nessas condições severas, a difusão dos gases através do tubo de estanqueidade atinge um nível elevado, o que impõe meios de drenagem muito eficazes para evitar o risco de desabamento do dito tubo. Além disso, se um tal incidente sobreviesse, por exemplo em consequência de uma despressurização do conduto, seria muito difícil detectá-lo. Se o tubo de estanqueidade desabasse sobre si mesmo e estivesse danificado sem que isso fosse detectado, o conduto apresentaria o risco de explodir por ocasião da recolocação em pressão com consequências especialmente graves.
[0011] FR 2 775 051 apresenta um conduto destinado a resolver outros problemas, e cuja estrutura é de uma outra natureza visto que o tubo interno é metálico e ondulado no lugar de ser polimérico e liso. Por outro lado, ele divulga simplesmente o fato de que os ângulos de hélice dos dois pares de armaduras de tração são inferiores (ou iguais a 55a). Em um exemplo especial, ele ensina também uma combinação entre um ângulo superior a 35a para o par interior de armaduras e um ângulo inferior a 30a para o par exterior de armaduras, o que é absolutamente diferente da combinação especial à invenção que será definida mais adiante.
[0012] Igualmente, a presente invenção tem como objetivo corrigir os inconvenientes precitados das estruturas da arte anterior propondo para isso um conduto flexível submarino utilizável para transportar sob forte pressão hidrocarbonetos gasosos.
[0013] Com esse objetivo, a presente invenção propõe um conduto tubular flexível destinado ao transporte de fluidos no domínio da exploração petrolífera offshore, o dito conduto sendo do tipo não ligado e de passagem lisa (“smooth bore”), e compreendendo pelo menos do interior para o exterior um tubo polimérico interno de parede lisa, uma abóbada de pressão formada pelo enrolamento com passo curto de pelo menos um fio, um primeiro par interior de lonas cruzadas de armaduras de tração, uma bainha intermediária polimérica e um segundo par
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5/14 exterior de lonas cruzadas de armaduras de tração; por outro lado, o dito conduto é caracterizado pelo fato de que o par interior de lonas de armaduras de tração é enrolado com um ângulo de hélice inferior ou igual a 35a e pelo fato de que o par exterior de lonas de armaduras de tração é enrolado com um ângulo de hélice substancialmente igual a 55a.
[0014] Os ângulos de hélice são expressos em valor absoluto, quer dizer sem levar em consideração o sinal ligado ao sentido do enrolamento. Cada par de lonas de armadura de tração é constituído por duas lonas cruzadas enroladas em sentidos opostos com ângulos de hélice substancialmente iguais em valor absoluto, o que tem como efeito equilibrar a compensação dos esforços de tração evitando assim gerar esforços de torção. Entende-se por enrolamento com passo curto qualquer enrolamento cujo ângulo de hélice é próximo de 90a, e na prática compreendido entre 70a e 90a. Entende-se por enrolamento com passo longo qualquer enrolamento cujo ângulo de hélice é inferior a 55a.
[0015] Assim, uma característica da invenção reside na combinação especial dos ângulos de hélice das lonas de armaduras interiores e exteriores. Essa combinação confere aos condutos “smooth bore” propriedades que os tornam próprios para o transporte de gás sob forte pressão. O ângulo de hélice relativamente pequeno das lonas internas de armaduras de tração facilita a drenagem longitudinal dos gases de difusão até meios de evacuação dos ditos gases geralmente situados nas extremidades do conduto. Ele melhora também a resistência à tração das ditas lonas interiores, o que permite que elas compensem a maioria dos esforços axiais suportados pelo conduto. Na prática, as lonas interiores de armaduras compensam mais de 70 % dos esforços axiais, e vantajosamente mais de 80 %. Isso permite diminuir a espessura e o peso das lonas exteriores de armaduras de tração, e consequentemente o peso do conduto.
[0016] O ângulo de 55a confere às lonas exteriores de armaduras de tração a capacidade de resistir ao mesmo tempo a esforços radiais de pressão interna e a esforços axiais de tração longitudinal. Essa característica permite constituir um dispositivo de duplo confinamento do gás que circula dentro do conduto, o que
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6/14 resolve o problema de segurança. Em funcionamento normal, o gás circula no interior do tubo interno polimérico de estanqueidade sustentado pela abóbada de pressão e pelas lonas interiores de armaduras, esse conjunto constituindo o dispositivo principal de confinamento. Ainda que a drenagem dos gases de difusão tenha especialmente um bom desempenho, não é possível excluir totalmente o risco de dano do tubo interno polimérico, em especial por ocasião de uma descompressão rápida do conduto. Ora, esse incidente que pode levar a uma perda de estanqueidade do dito tubo interno, não é detectável no momento em que ele sobrevêm. Por ocasião da recolocação em pressão, um conduto de acordo com a presente invenção do qual p tubo interno teria sido acidentalmente rasgado é, no entanto, capaz de compensar a pressão interna sem vazar e sem explodir. De fato, nesse caso, a pressão interna se aplica diretamente sobre a face interna da bainha intermediária polimérica estanque, que é ele apropria sustentada pelas lonas exteriores de armaduras de tração a 55Q. A bainha intermediária e as lonas exteriores de armaduras de tração constituem, portanto, um dispositivo de confinamento de emergência capaz de substituir o dispositivo de confinamento principal em caso de falha desse último.
[0017] As lonas exteriores de armaduras a 55Q têm por outro lado a propriedade de quase não resistir aos esforços radiais de esmagamento orientados do exterior para o interior do conduto, de modo que elas transmitem esses esforços para as camadas internas. Essa propriedade torna possível a instalação do conduto com um extensor vertical do tipo daquele descrito no pedido FR2721635 e conhecido pelo profissional sob o nome de “Vertical Laying System”. Um tal método de colocação é adaptado às grandes profundidades de água. Ele necessita que os esforços de aperto do conduto entre os patins das lagartas verticais sejam transmitidos para as lonas de armaduras de tração, de tal modo que essas últimas possam compensar os esforços de tração gerados pelo peso do conduto em decorrer de descida a partir do navio de colocação. Ora, no caso da presente invenção, são as armaduras interiores que têm a maior resistência à tração e que devem, portanto, compensar o essencial dos esforços de tração durante a colocação. Isso é tornado possível pelo fato de que
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7/14 todas as camadas que circundam as lonas interiores de armaduras podem transmitir os esforços de aperto das lagartas sem enfraquecimento significativo, de modo que as lonas interiores de armaduras se encontram bloqueadas, perpendicularmente às lagartas, contra a abóbada de pressão que compensa no que lhe diz respeito a quase totalidade desses esforços de aperto sem se deformar significativamente.
[0018] A escolha de uma solução “smooth bore” no lugar e ao invés das soluções “rough bore” da arte anterior apresenta várias vantagens. Por um lado, ela permite regular os problemas de vibrações e de ressonância devido a supressão da carcaça interna na origem desses fenômenos. Por outro lado, ela permite reduzir as perdas de cargas do escoamento dentro do conduto.
[0019] Por outro lado, preferencialmente, o par interior de lonas de armaduras de tração é enrolado com um ângulo de hélice inferior ou igual a 30a. Assim, a drenagem dos gases de difusão e a resistência à tração do par interior de lonas de armaduras são ainda mais melhoradas.
[0020] Além disso, vantajosamente, o par interior de lonas de armaduras de tração compreende pelo menos um duto que permite a drenagem e a evacuação dos gases de difusão. Essa característica permite melhorar a eficácia da drenagem dos gases de difusão. Esse duto constitui um caminho preferencial de passagem dos gases, e pode ser utilizado para forçar a circulação dos gases de difusão ao longo do conduto até meios de evacuação geralmente situados nas extremidades do conduto. O pedido FR 2858841 descreve métodos de drenagem que podem vantajosamente ser executados com esse dispositivo. Esses últimos consistem em utilizar o ou os dutos alojados dentro das lonas de armaduras para bombear os gases de difusão ou para fazer um gás de arrastamento do tipo nitrogênio circular a fim de empurrar os gases de difusão para os meios de evacuação. Seria possível também se libertar dos meios de bombeamento ou de injeção e utilizar esse ou esses dutos como simples meios passivos que facilitam o escoamento dos gases de difusão para os meios de evacuação.
[0021] Por outro lado, preferencialmente, o conduto tubular flexível compreende meios de controle da estanqueidade do tubo polimérico interno por comparação
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8/14 entre as pressões que reinam por um lado no interior do conduto, e por outro lado dentro do espaço tubular compreendido entre o tubo polimérico interno e a bainha intermediária. O desabamento (“collapse”) eventual do tubo polimérico interno é quase indetectável no momento em que ele sobrevêm, geralmente durante uma fase de descompressão rápida do conduto. No entanto, por ocasião da recolocação em pressão do conduto, é possível detectar uma eventual perda de estanqueidade do dito tubo interno medindo-se a pressão que reina dentro do espaço anular compreendido entre o tubo interno e a bainha intermediária, e comparando-se a mesma com a pressão que reina no interior do conduto. Se essas duas pressões se tornam substancialmente iguais, é que houve perda de estanqueidade do tubo interno. A medição da pressão que reina dentro do espaço anular pode ser feita diretamente ao nível de uma das duas extremidades do conduto, ou utilizando-se um dos dutos alojados dentro das lonas interiores de armaduras.
[0022] Esse dispositivo de detecção permite por outro lado evitar superdimensionar ao par exterior de lonas de armaduras. Por outro lado, enquanto o tubo polimérico interno está íntegro, o par exterior de lonas de armaduras é submetido a muito poucas tensões visto que a maioria dos esforços é compensada pela abóbada de pressão e pelo par interior de lonas de armaduras. Por outro lado, se o tubo está danificado é possível detectar rapidamente, na prática em menos de um minuto, esse dano por ocasião da subida em pressão do conduto, de modo que se torna possível interromper rapidamente a produção antes de atingir a pressão de serviço. Assim, o dispositivo de confinamento de emergência constituído pela bainha intermediária e pelas lonas exteriores de armaduras pode vantajosamente ser dimensionado com desempenhos de resistência à pressão nitidamente inferiores àquelas do dispositivo de confinamento principal constituído pelo tubo interno, pela abóbada de pressão e pelas lonas interiores de armaduras. Na prática, a pressão de explosão do dispositivo de confinamento principal é aproximadamente duas vezes superior à pressão máxima de serviço do conduto, devido a coeficientes de segurança que visam em especial garantir o funcionamento durante um tempo de vida superior a 20 anos. Uma vez que o sistema de controle da estanqueidade do
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9/14 tubo interno é empregado, não é necessário que o dispositivo de confinamento de emergência tenha uma duração de vida e desempenhos tão elevados quando aqueles do dispositivo de confinamento principal. Nesse caso, a pressão de explosão do dispositivo de confinamento de emergência pode vantajosamente ser da ordem da pressão máxima de serviço, quer dizer duas vezes inferior àquela do dispositivo de confinamento principal.
[0023] Por outro lado, a relação entre por um lado a espessura cumulada da abóbada de pressão e do primeiro par interior de lonas de armaduras de tração e por outro lado a espessura cumulada do segundo par exterior de lonas de armaduras de tração é vantajosamente compreendida entre 1.5 e 3. Isso permite reduzir significativamente a espessura das lonas exteriores de armaduras e portanto diminuir o custo e o peso do conduto, ao mesmo tempo em que se faz de modo com que o dispositivo de confinamento de emergência apresente uma resistência à explosão suficiente para resolver o problema precitado de segurança.
[0024] Além disso, o conduto flexível tubular compreende vantajosamente uma bainha externa polimérica que circunda o segundo par exterior de lonas de armaduras de tração. Essa bainha protege as armaduras da corrosão e dos choques que podem sobrevir durante as manipulações.
[0025] Outras particularidades e vantagens da invenção se destacarão com a leitura da descrição feita abaixo de modos de realização especiais da invenção, dados a título indicativo mas não limitativo, em referência aos desenhos anexos nos quais:
- a Figura 1 é uma vista esquemática parcial em perspectiva de um conduto tubular flexível de acordo com a invenção, e
- a Figura 2 é uma vista esquemática parcial dos meios de controle da estanqueidade do tubo polimérico interno.
[0026] O conduto tubular flexível 1 da invenção é destinado à exploração petrolífera offshore, e mais especialmente ao transporte de hidrocarbonetos gasosos ou bifásicos. Ele é do tipo não ligado (“unbonded” em inglês) e responde às especificações definidas no documento normativo API 17J.
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10/14 [0027] De acordo com o modo de realização da invenção ilustrado na figura 1, o elemento mais interno do conduto tubular flexível 1 é um tubo polimérico interno 2. Esse tubo é geralmente fabricado por extrusão. Ele tem como função realizar a estanqueidade do duto no interior do qual circula o fluido, e resistir à pressão radial da pressão interna exercida pelo dito fluido com o auxílio da abóbada de pressão 3. A parede interna desse tubo é lisa, de modo que o conduto é dito de parede lisa (“Smooth bore” em inglês).
[0028] A abóbada de pressão 3 é formada por um enrolamento de passo curto de um fio de forma metálico grampeado. Esse fio de forma apresenta por exemplo um perfil em Z correntemente chamado Zeta, mas outros perfis podem também convir tais como perfis em forma de T ou de U por exemplo. A abóbada de pressão 3 tem como função compensar os esforços radiais exercidos sobre o conduto, tais como aqueles gerados pela pressão interna, a pressão externa ou o aperto do conduto por ocasião de sua instalação. A abóbada de pressão pode também compreender um segundo enrolamento de passo curto de um fio de seção substancialmente retangular, chamado virola de guarnição, destinado a reforçar a resistência aos esforços radiais do conjunto.
[0029] A abóbada de pressão 3 é circundada por duas lonas cruzadas 4, 5 de armaduras de tração. Essas lonas são ditas internas ou interiores pois elas estão situadas no interior da bainha intermediária polimérica 6. De acordo com a presente invenção, essas duas lonas são enroladas com um ângulo de hélice cujo valor absoluto é inferior ou igual a 35Q, e preferencialmente inferior ou igual a 30Q. O par 4, 5 de lonas de armaduras interiores compensa a maioria dos esforços de tração axial sofridos pelo conduto em serviço ou durante sua instalação no mar.
[0030] Uma bainha intermediária polimérica 6, geralmente realizada por extrusão circunda as lonas internas 4, 5 de armaduras. Essa bainha intermediária é destinada a reduzir o risco de desabamento (“collapse”) do tubo interno polimérico 2 em caso de ausência ou de perda de estanqueidade da bainha externa polimérica 9. De fato, nesse caso, a pressão hidrostática que reina em torno do conduto 1 é compensada pela bainha intermediária polimérica 6 ela própria sustentada pelas lonas internas de
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11/14 armaduras 4, 5 e pela abóbada de pressão 3. A bainha intermediária 6 tem também uma função de confinamento de emergência do gás que circula dentro do conduto em caso de perda de estanqueidade do tubo interno 2.
[0031] O espaço anular interno compreendido entre o tubo interno 2 e a bainha intermediária 6 deve ser drenado a fim de evitar uma acumulação e uma subida em pressão dos gases que se difundiram através do tubo interno 2. De fato, uma sobrepressão dentro do espaço anular interno pode provocar o desabamento do tubo interno 2 por ocasião de uma paralisação de produção e de uma despressurização do conduto. Na prática, para evitar esse risco, é necessário fazer de modo com que a pressão dentro do espaço anular interno permaneça inferior a alguns bars. Geralmente, o espaço anular interno é conectado ao ar livre ao nível de pelo menos uma das duas extremidades do conduto, notadamente ao nível da extremidade superior dos condutos ascendentes (“riser” em inglês) que asseguram a ligação entre o fundo marinho e um suporte flutuante na superfície. Desse modo, na proximidade dessa colocação ao ar livre, a pressão no interior do anular interno é de 1 bar. Os gases de difusão podem circular ao longo do espaço anular interno, em especial ao longo dos fios que constituem as lonas internas 4, 5 de armaduras, as folgas entre esses fios constituindo de certa forma caminhos de escoamento. O fato de que o ângulo de hélice das lonas internas 4, 5 seja pequeno é um parâmetro favorável que facilita a drenagem dos gases de difusão, devido à redução do comprimento desses caminhos de escoamentos e à perda de carga associada. Essa pequena perda de carga permite drenar em grandes distâncias, reduzindo assim bastante o risco de sobrepressão inaceitável, os gases de difusão para os meios de evacuação na pressão atmosférica.
[0032] A bainha intermediária 6 é circundada por um par exterior de lonas 7, 8 de armaduras de tração cruzadas e enroladas com um ângulo de hélice substancialmente igual a 55s. Na prática, o valor absoluto desses ângulos de hélice está compreendido entre 54s e 56s. Esse ângulo especial confere às lonas exteriores 7, 8 de armaduras a capacidade de resistir a esforços radiais de pressão interna assim como a esforços axiais de tração longitudinal. Na prática, as lonas exteriores
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7, 8 de armaduras de tração compensam da ordem de 15 % a 25 %dos esforços axiais de tração suportados pelo conduto, o resto sendo compensado pelas lonas interiores 4, 5. Além disso, as lonas externas 7, 8 são dimensionadas de modo a ser capazes de compensar, em associação com a bainha intermediária 6, a pressão de serviço do conduto em caso de perda de estanqueidade do tubo interno 2.
[0033] Uma bainha polimérica externa 9, realizada geralmente por extrusão, circunda e protege o conduto.
[0034] A confiabilidade do conduto tubular flexível 1 depende em grande parte da qualidade da drenagem dos gases de difusão ao longo do anular interno. De fato, uma falha da drenagem pode provocar o desabamento e a perda de estanqueidade do tubo interno 2 por ocasião de uma fase de paralisação de produção e de descompressão.
[0035] Em uma tal situação, o dispositivo de confinamento de emergência e os meios de controle representados na Figura 2 permitem ao mesmo tempo subir em pressão e detectar o dano do tubo interno 2 sem correr o risco de fazer o conduto explodir. Os meios de controle compreendem dois sensores de pressão 12, 14 e um dispositivo 16 de registro e de tratamento das medições feitas por esses dois sensores. O primeiro sensor 12 mede a pressão do gás que circula no interior do conduto, O segundo sensor 14 mede a pressão que reina dentro do espaço anular compreendido entre o tubo polimérico interno 2 e a bainha intermediária polimérica 6. Esses dois sensores 12, 14 são vantajosamente dispostos na proximidade imediata de uma ponteira 11 de extremidade (“end-fitting” em inglês) do conduto flexível 1. O sensor 2 é ligado ao interior do conduto flexível 1 por um tubo metálico 18 que atravessa totalmente a parede da ponteira 11, de tal modo para que ele seja em permanência submetido à pressão que reina no interior do conduto flexível 1. Do mesmo modo, o sensor 14 é ligado ao espaço anular compreendido entre o tubo polimérico interno 2 e a bainha intermediária polimérica 6 por um tubo metálico 20 que atravessa parcialmente a parede da ponteira 11. O dispositivo 16 registra e compara em permanência e em tempo real as medições de pressão feitas pelos dois sensores 1,2 14. Por ocasião da subida progressiva em pressão do conduto flexível
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1, o dispositivo permite disparar automaticamente e rapidamente um alarme se as pressões medidas pelos 2 sensores se tornam substancialmente iguais devido a um defeito de estanqueidade do tubo interno 2. Esse alarme permite se for necessário interromper imediatamente a subida em pressão muito tempo antes de atingir o limite de explosão do dispositivo de confinamento de emergência. Essa solução resolve o problema de segurança, mas não aquele de confiabilidade visto que uma vez que o tubo interno 2 está danificado, o conduto deverá finalmente ser substituído.
[0036] A qualidade da drenagem dos gases de difusão e portanto a confiabilidade do conduto podem ser vantajosamente melhoradas inserindo-se para isso dentro das lonas de armaduras internas 4, 5 um ou vários dutos 10. Esse ou esses dutos 10 são tubos metálicos de diâmetro vantajosamente ligeiramente inferior à espessura da lona de armaduras dentro da qual eles são inseridos. A primeira extremidade de cada duto 10 desemboca no anular interno e a segunda no exterior do conduto, ao nível de uma ponteira de terminação desse último. Na configuração de uma coluna ascendente (“riser” em inglês), os dutos 10 desembocam na parte superior ao nível da ponteira de conexão do conduto 1 com a plataforma de produção, e na parte inferior no anular interno do conduto 1 em diferentes cotas distribuídas longitudinalmente ao longo desse último, por exemplo a cada 500 m. Esses dutos 10 constituem caminhos redundantes de escoamento dos gases de difusão. Além disso, eles permitem aspirar os gases de difusão ou forçar a circulação dos mesmos por injeção de um gás de arrastamento do tipo nitrogênio. Isso permite em especial evitar o risco de obstrução do anular interno por condensação de vapor de água que se difundiu através do tubo interno 2. De fato, tais condensados, se eles não são evacuados podem se acumular ao nível dos pontos baixos e formar assim tampões líquidos que entravam em seguida a circulação dos gases de difusão. O pedido FR2858841, ao qual se poderá recorrer, descreve esses fenômenos e detalha os diferentes modos de utilização dos dutos 10. Vantajosamente, esses dutos podem ser utilizados para bombear o interior do anular interno de modo a colocá-lo sob vácuo parcial. Essa operação é
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14/14 especialmente apropriada antes de uma fase de paralisação e de descompressão do conduto 1. Ela permite se assegurar da ausência de sobrepressão local dentro do anular interno. Os dutos 10 podem também desempenhar o papel do tubo metálico 20 da Figura 2, a saber permitir deslocar o sensor de pressão 14 para longe de seu ponto de medição dentro do espaço anular compreendido entre o tubo polimérico interno 2 e a bainha intermediária polimérica 6.
[0037] A espessura das lonas exteriores 7, 8 de armaduras é vantajosamente substancialmente igual àquela das lonas interiores 4, 5 de armaduras. A espessura da abóbada de pressão 3 é geralmente superior à espessura cumulada das lonas interiores 4, 5 de armaduras. Assim, por exemplo, no caso de um conduto de diâmetro interior de 350 mm dimensionado para ser operado com uma pressão máxima de serviço de 240 bars, a abóbada de pressão 3 tem uma espessura de 12 mm, e cada uma das 4 lonas de armaduras 4, 5, 7, 8 tem uma espessura de 5 mm. O dispositivo de confinamento principal comporta portanto uma espessura cumulada de reforços metálicos igual a12 + 5 + 5 = 22 mm. O dispositivo de confinamento de emergência comporta no que lhe diz respeito uma espessura cumulada de reforços metálicos igual a 5 + 5 = 10 mm nitidamente inferior àquela do dispositivo de confinamento principal. Nesse exemplo, a relação entre por um lado a espessura cumulada da abóbada de pressão 3 e do primeiro par interior 4, 5 de lonas de armaduras de atração, e por outro lado a espessura cumulada do segundo para exterior 7,8 de lonas de armaduras de tração, é, portanto, igual a 22 mm /10 mm = 2.2.

Claims (4)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Conduto tubular flexível (1) destinado ao transporte de hidrocarbonetos gasosos no domínio da exploração petrolífera offshore, o conduto sendo do tipo não ligado e de passagem lisa, compreendendo pelo menos do interior para o exterior um tubo polimérico interno de parede lisa (2), uma abóbada de pressão (3) formada pelo enrolamento com passo curto de pelo menos um fio, um primeiro par interior (4, 5) de lonas cruzadas de armaduras de tração, uma bainha intermediária polimérica (6) e um segundo par exterior (7, 8) de lonas cruzadas de armaduras de tração, caracterizado pelo fato de que o par interior (4, 5) de lonas de armaduras de tração é enrolado com um ângulo de hélice inferior ou igual a 35e e pelo fato de que o par exterior (7, 8) de lonas de armaduras de tração é enrolado com um ângulo de hélice igual a 55Q, dito conduto tubular compreende meios de controle da estanqueidade do tubo polimérico interno (2) por comparação entre as pressões que reinam por um lado no interior do conduto, e por outro lado dentro do espaço tubular compreendido entre o tubo polimérico interno (2) e a bainha intermediária polimérica (6).
  2. 2. Conduto tubular flexível (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o par interior (4, 5) de lonas de armaduras de tração compreende pelo menos um duto (10) que permite a drenagem e a evacuação dos gases de difusão.
  3. 3. Conduto tubular flexível (1) de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a relação entre por um lado a espessura cumulada da abóbada de pressão (3) e do primeiro par interior (4, 5) de lonas de armaduras de tração e por outro lado a espessura cumulada do segundo par exterior (7, 8) de lonas de armaduras de tração é vantajosamente compreendida entre 1.5 e 3.
  4. 4. Conduto tubular flexível (1) de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que ele compreende uma bainha externa polimérica (9) que circunda o segundo par exterior (7, 8) de lonas de armaduras de tração.
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