BRPI0903330A2

BRPI0903330A2 - mangueira flutuante resistente a compressão para aplicações de enrolamento

Info

Publication number: BRPI0903330A2
Application number: BRPI0903330-0A
Authority: BR
Inventors: Ronald M Chevalier; Mauricio Bolonhezi; Lucena Waldir Pereira De
Original assignee: Veyance Technologies Inc
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2011-03-09
Also published as: CN101666400A; EP2161485A3; US20100055363A1; EP2161485A2; JP2010060136A

Abstract

MANGUEIRA FLUTUANTE RESISTENTE A COMPRESSAO PARA APLICAçõES DE ENROLAMENTO Uma mangueira flutuante é normalmente constituída por uma carcaça que é coberta com uma camada de espuma para se obter flutuação. A espuma pode ser deformada e comprimida ao ser repetidamente enrolada em um tambor em condições de forças axiais elevadas (forças de enrolamento mais peso da mangueira). A propensão para que a camada de espuma se torne comprimida é agravada em condições típicas, nas quais a mangueira é armazenada em um carretel durante períodos prolongados e está mais no carretel do que na água. Seja como for, os danos por compressão fazem com que a mangueira perca flutuação, o que pode resultar no final das contas no afundamento da mangueira em condições de uso normal. Seria desejável, por conseguinte, desenvolver uma mangueira flutuante que reduzisse ao mínino o dano permanente causado pela compressão da camada de espuma até níveis elevados repetidamente. A mangueira flutuante desta invenção é resistente a danos que podem ser causados por forças axiais, tais como as encontradas quando ele é enrolado em um carretel. Mais especificamente, a mangueira flutuante desta invenção não é tão suscetível a serem danificadas por compressão quantas mangueiras flutuantes conven- cionais. Isto em virtude de as mangueiras flutuantes desta invenção incluírem golas anticompressão que protegem o meio de flutuação nelas de danos que podem ocorrer durante a utilização de rotina. Isto prolonga a vida útil de serviço das mangueiras flutuantes desta invenção e reduz a sua propensão a perder flutuação ao longo do tempo. A presente invençãorevela mais especificamente uma mangueira flutuante que compreende: uma carcaça que tem um lado interno e um lado externo; uma série de golas anti-compressão afastadas entre si em volta da carcaça; um meio de flutuação que circunda a carcaça e as golas anti- compressão, e uma tampa externa, em que a tampa externa cobre o meio de flutuação e as golas anti-compressão.

Description

"MANGUEIRA FLUTUANTE RESISTENTE A COMPRESSÃO PARA APLICAÇÕESDE ENROLAMENTO"

Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisório norte-americanon°. de série 61/094 153, depositado a 4 de setembro de 2008. Os ensinamentos do pedidode patente provisório norte-americano n°. de série 61/094 153 são aqui incorporados em suatotalidade à guisa de referência.

Antecedentes da Invenção

A produção de petróleo de locais off-shore é de importância crescente no mundohoje. Isto é porque vastas reservas de petróleo estão localizadas debaixo d'água em muitoslocais em todo o mundo, inclusive o Mar do Norte, o Golfo do México, costa afora no Brasil ecosta afora na Califórnia. Unidades Flutuantes de Armazenamento e Descarga de Produção(FPSOs) são tipicamente utilizadas na recuperação das reservas de petróleo que estão lo-calizadas debaixo d'água. A FPSO pode extrair óleo de vários poços de óleo que foram per-furados debaixo d'água.

Depois de ser bombeado, o petróleo cru é temporariamente armazenado na FPSO.

Em seguida, o petróleo cru é transferido para um petroleiro de transporte de ida e volta paradistribuição para o local desejado, como uma refinaria de petróleo. Entretanto, a transferên-cia do óleo cru de FPSOs para tanques para transporte de ida e volta no mar é uma tarefaextremamente exigente por causa do movimento relativo persistente entre as embarcações.

Durante os momentos de condições de tempo adversas, tais como ondas elevadas, ventosacentuados e tempestades no mar, esta tarefa torna-se ainda mais difícil. Uma mangueiraflutuante é tipicamente utilizada para transferir óleo cru de FPSOs para petroleiros paratransporte de ida e volta.

As mangueiras flutuantes deslocam-se tipicamente da proa e/ou popa das FPSOspara os petroleiros para transporte de ida e volta. Os petroleiros para transporte de ida evolta podem ter um conjunto de tubulações na proa para carregar óleo cru, mas muitos pe-troleiros para transporte de ida e volta convencionais têm um dispositivo de carregamentoque consiste em um conjunto de tubulações no meio do navio para admissão da carga deóleo. Por esta razão, é necessária uma mangueira de carregamento relativamente compridada FPSO-embarcação até o conjunto de tubulações no meio do navio no petroleiro paratransporte de ida e volta. A separação entre as embarcações, entre a popa da FPSO e aproa do petroleiro para transporte de ida e volta é geralmente de cerca de 50 a 200 metros,e a extensão da mangueira flutuante é normalmente de entre cerca de 150 e 300 metros. Odiâmetro interno da mangueira flutuante será normalmente de entre 15,24 e 60,96 cm (6-24pol.) e é mais tipicamente e é adaptado à taxa de bombeamento real para o óleo que é car-regado. Convencionalmente, a extremidade dianteira da mangueira flutuante é levada até opetroleiro para transporte de ida e volta por uma embarcação auxiliar exclusiva chamadatênder.

Quando as mangueiras flutuantes não estão sendo usadas para transferir petróleo,pode-se deixar que elas permaneçam flutuantes sobre a água depois de serem soltas dospetroleiros. Entretanto, nos casos em que a mangueira flutuante é deixada sobre a água, amangueira flutuante pode ser danificada ao ser atingida por navios ou pelo choque das on-das durante tempestades. Seja como for, o desgaste da mangueira ocorre devido à açãocontínua das ondas. Isto pode levar a uma perda da flutuação e, com o tempo, a mangueirapode começar a afundar

Alternativamente, a mangueira flutuante pode ser içada até a FPSO para armaze-namento até que seja novamente necessária para descarregar óleo cru em um petroleiropara transporte de ida e volta. Isto pode ser feito utilizando-se uma chave inglesa para puxara mangueira flutuante até um carretei. Isto protege a mangueira da exposição às ondas e dodesgaste inerente associada a elas. Também elimina o perigo de a mangueira flutuante seratingida por um navio à medida que flutua no mar. Entretanto, puxar a mangueira até umcarretei não um procedimento que seja isento de problemas. Por exemplo, a mangueira po-de ser danificada por compressão à medida que é puxada por sobre o carretei e em seguidaarmazenado nele.

Uma mangueira flutuante é normalmente constituída por uma carcaça que é cober-ta com uma camada de espuma para se obter flutuação. A espuma pode ser deformada ecomprimida ao ser repetidamente enrolada em um tambor em condições de forças axiaiselevadas (forças de enrolamento mais peso da mangueira). A propensão para que a cama-da de espuma se torne comprimida é agravada em condições típicas, nas quais a manguei-ra é armazenada em um carretei durante períodos prolongados e está mais no carretei doque na água. Quando necessário, a mangueira flutuante é desenrolada e quase imediata-mente depois entra na água. Isto praticamente não permite à mangueira tempo para recupe-rar a compressão à qual foi submetida enquanto estava no carretei. Seja como for, os danospor compressão fazem com que a mangueira perca flutuação, o que pode resultar no finaldas contas no afundamento da mangueira em condições de uso normal.

Sumário da Invenção

A mangueira flutuante desta invenção é resistente a danos que podem ser causa-dos por forças axiais e laterais, tais como as encontradas quando ela é enrolada em um car-retei. Mais especificamente, a mangueira flutuante desta invenção não é tão suscetível a serdanificada por compressão quanto mangueiras flutuantes convencionais. Isto em virtude deas mangueiras flutuantes desta invenção incluir golas anti-compressão que protegem o meiode flutuação nelas de danos que podem ocorrer durante a utilização de rotina. Isto prolongaa vida útil de serviço das mangueiras flutuantes desta invenção e reduz a sua propensão aperder flutuação ao longo do tempo.A presente invenção revela mais especificamente uma mangueira flutuante quecompreende: uma carcaça que tem um lado interno e um lado externo; uma série de golasanti-compressão afastadas entre si em volta da carcaça; um meio de flutuação que circundaa carcaça e as golas anti-compressão, e uma tampa externa, em que a tampa externa cobreo meio de flutuação e as golas anti-compressão.

Descrição Resumida dos Desenhos

A Figura 1 é uma vista em corte transversal esquemática de uma mangueira flutu-ante sem as golas anti-compressão desta invenção, mostrando-se a deformação causadapor uma carga externa.

Figura 2 é uma vista em corte transversal esquemática de uma mangueira flutuanteda presente invenção que mostra os meios de flutuação utilizados para proporcionar à man-gueira flutuante flutuação e golas anti-compressão que atuam para proteger os meios deflutuação.

A Figura 3 é uma vista em corte transversal esquemática de uma mangueira flutu-ante da presente invenção que inclui golas anti-compressão, mostrando-se a deformaçãocausada por uma carga externa.

Figura 4 é uma vista em corte transversal esquemática de uma mangueira flutuanteda presente invenção que mostra os meios de flutuação utilizados para proporcionar à man-gueira flutuante flutuação, os quais são equipados com golas anti-compressão cênicas queatuam para proteger os meios de flutuação.

Descrição Detalhada da Invenção

Ele tem mais tipicamente um diâmetro interno que está dentro da faixa de cerca de30 cm a 60 cm e um diâmetro externo que está dentro da faixa de cerca de 40 cm a cercade 100 cm. Por exemplo, muitas mangueiras flutuantes comerciais deste tipo têm um diâme-tro interno de 50 cm (20 pol.) e um diâmetro externo de 95 cm (38 pol.)

A carcaça 2 é de conformação tubular e é tipicamente constituída por uma man-gueira submarina de base completa com conexões de extremidade. A carcaça 2 da man-gueira é circundada por um meio de flutuação 4, que é tipicamente constituído por váriascamadas de espuma de células fechadas. A espuma de células fechadas pode consistir emvárias camadas de uma espuma polimérica, tal como uma espuma de poliuretano. O meiode flutuação terá uma densidade e um volume total que é suficiente para proporcionar àmangueira 1 uma flutuação de reserva quando enchida com água do mar que está dentro dafaixa de 0% a 40%. A mangueira flutuante terá tipicamente uma flutuação de reserva comenchida com água do mar que está dentro da faixa de 10% a 40% e terá mais tipicamenteuma flutuação de reserva de 15% a 35%. Na maioria dos casos, a mangueira flutuante teráuma flutuação de reserva quando enchida com água do mar de cerca de 25%. De fato, mui-tas especificações pedirão uma flutuação de reserva de pelo menos 20%.A mangueira flutuante desta invenção incluirá uma carcaça e pode incluir opcional-mente uma segunda carcaça de modo a se alcançar um nível mais elevado de desempenhoe maior durabilidade. A carcaça 2 da mangueira é tipicamente constituída de uma borrachaque pode ser reforçada com um tecido, como o nylon ou poliéster, e/ou reforços de aço. Porexemplo, a carcaça da mangueira pode ser reforçada com fibra de aramida Kevlar®. A car-caça da mangueira será tipicamente constituída por uma borracha curada, tal como umaborracha natural, uma borracha de poli-isopreno, borracha de estireno-butadieno (SBR)1borracha de polineopreno, borracha de estireno-isopreno, borracha de polibutadieno, borra-cha de estireno-isopreno-butadieno, borracha de nitrilo, borracha de nitrilo carboxilada, bor-racha monomérica de etileno-propileno-dieno (EPDM) ou uma mistura deles. A carcaça damangueira terá também tipicamente um ou mais revestimentos internos. Para se obter ní-veis desejados de resistência à ação química, tais revestimentos internos serão geralmenteconstituídos de uma borracha de nitrilo. De modo a se obter uma excelente resistência calor,resistência a óleos e resistência à ação química, fluorelastômeros, como, por exemplo, ofluoroelastômero Viton®, pode ser utilizado na fabricação do revestimento interno.

O meio de flutuação pode ser obtido enrolando-se várias camadas de espuma decélulas fechadas em volta da carcaça da mangueira. Uma camada delgada de borracha éde preferência entre a carcaça e o meio de flutuação. O meio de flutuação será normalmen-te de cerca de 1 cm a cerca de 20 cm de espessura. Em outras palavras, o meio de flutua-ção se estenderá para fora a partir da carcaça cerca de 1 cm a cerca 20 cm. O meio de flu-tuação terá de preferência cerca de 10 cm até cerca de 15 de espessura e terá mais preferi-velmente cerca de 12 a cerca de 14 cm de espessura.

As golas anti-compressão são afastadas entre si ao longo do comprimento da man-gueira flutuante a intervalos que são normalmente afastados entre si entre cerca de 0,25metros e 5 metros e são mais tipicamente afastados entre si cerca de 0,5 metros e 5 metros.As golas anti-compressão são mais preferivelmente afastadas entre si ao longo do compri-mento da mangueira a intervalos de 0,75 metros a 3 metros. As golas anti-compressão se-rão, mais preferivelmente, afastadas entre si cerca de 1 metro a 2 metros. As golas anti-compressão podem ser fabricadas com qualquer material polimérico que apresente o ne-cessário nível de rigidez para proteger o meio de flutuação. É preferível que o material utili-zado na fabricação as golas anti-compressão seja de densidade relativamente baixa. Asgolas anti-compressão desta invenção são normalmente constituídas por uma borracha cu-rada relativamente dura que é co-curada na carcaça da mangueira.

As golas anti-compressão estendem-se otimamente para fora a partir da carcaçacerca de 60% a cerca de 100% na medida em que o meio de flutuação se estende para foraa partir da carcaça. Em muitos casos, as golas anti-compressão estendem-se otimamentepara fora a partir da carcaça cerca de 70% a cerca de 90% na medida em que o meio deflutuação se estende para fora a partir da carcaça. A conformação das golas anti-compressão não é essencial. Entretanto, em muitos casos é preferível que as golas anti-compressão 3 sejam afiladas a partir da carcaça 2 à medida que se estendem para fora nadireção da parede externa 5 da mangueira flutuante. Golas anti-compressão afiladas 3 sãomostradas na Figura 4.

O meio de flutuação circunda otimamente a carcaça da mangueira e as golas anti-compressão. O meio de flutuação é circundado para fora com a tampa externa da manguei-ra. A tampa externa é normalmente constituída por elementos de ruptura têxteis com umatampa de borracha (uma tampa de borracha reforçada com têxteis). A tampa externa podeincluir opcionalmente um revestimento de poliuretano. Seja como for, a tampa externa é pro-jetada para conter e proteger o meio de flutuação dos danos causados pela água e das con-dições ambientais.

A Figura 2 é uma vista em corte transversal esquemática de uma mangueira flutu-ante sem as golas anti-compressão desta invenção, mostrando-se a deformação causadapor uma carga externa. Sob a carga externa mostrada, a tampa externa e o meio de flutua-ção de espuma são deslocados para dentro numa distância de deslocamento de "x" na dire-ção da carcaça da mangueira. Nesta área de compressão, o meio de flutuação de espumapode tornar-se permanentemente danificado e deixar de dobrar-se novamente de volta aseu tamanho e conformação originais. À medida que o meio de flutuação de espuma se tor-na ainda mais comprimido com o tempo, seu volume é reduzido e sua capacidade de flutua-ção é comprometida. Isto pode levar finalmente ao afundamento da mangueira sob a super-fície da água na qual ela é utilizada.

A Figura 3 é uma vista em corte transversal esquemática de uma mangueira flutu-ante da presente invenção que inclui golas anti-compressão, em que a mangueira está sobuma carga externa que causou uma deformação na tampa externa e no meio de flutuação.Neste caso, a tampa externa e o meio de flutuação de espuma são deslocados para dentronuma distância de deslocamento de "z" na direção da carcaça da mangueira. Deve-se ob-servar que a distância de deslocamento ζ no caso de mangueiras sem golas anti-compressão é menor que a distância de deslocamento χ que é experimentada sem elas,conforme mostrado na Figura 2. Pela redução da distância de deslocamento, a propensãopara que o meio de flutuação de espuma se torne permanentemente comprimido e a flutua-ção se perca é reduzida. Assim, as golas anti-compressão atuam para proteger a mangueiraflutuante de danos durante a utilização normal.

Embora determinadas modalidades e detalhes representativos tenham sido mos-trados para fins de exemplificação da presente invenção, será evidente aos versados natécnica que diversas alterações e modificações podem ser feitas nela sem que se abandoneo alcance da presente invenção.

Claims

1. Mangueira flutuação que tem uma carcaça com um lado interno e um lado exter-no, um meio de flutuação que circunda a carcaça da mangueira e uma tampa externa, emque a tampa externa cobre o meio de flutuação, a mangueira flutuante sendoCARACTERIZADO por incluir também uma série de golas anti-compressão afastadas entresi em volta da carcaça, em que as golas anti-compressão são circundadas pelo meio deflutuação e cobertas pela tampa externa.

2. Mangueira flutuante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelofato de que as golas anti-compressão são constituídas por uma borracha curada que é vul-canizada na carcaça da mangueira.

3. Mangueira flutuante, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelofato de que o meio de flutuação é uma espuma.

4. Mangueira flutuante, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelofato de que a mangueira flutuante tem uma flutuação de reserva de pelo menos 15% quandoenchida com a água do mar.

5. Mangueira, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato deque a carcaça se apresenta sob a forma de um tubo.

6. Mangueira flutuante, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelofato de que as golas anti-compressão estendem-se para fora a partir da carcaça cerca depelo menos 60% na medida em que o meio de flutuação se estende para fora a partir dacarcaça.

7. Mangueira flutuante, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelofato de que as golas anti-compressão são afastadas entre si ao longo do comprimento damangueira flutuante a intervalos de cerca de 0,5 metros a 5 metros.

8. Mangueira flutuante, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelofato de que as golas anti-compressão são afastadas entre si ao longo do comprimento damangueira flutuante a intervalos de 1 metro a 2 metros.

9. Mangueira flutuante, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelofato de o meio de flutuação se estende para fora da carcaça de 6 cm a 18 cm.

10. Processo para fabricar uma mangueira flutuante que é CARACTERIZADO pe-las etapas de:colocar golas anti-compressão em volta de uma carcaça de mangueira, de modoque as golas anti-compressão sejam afastadas entre si ao longo da mangueira; ecircundar a carcaça da mangueira e os elementos anti-compressão com um meioflutuante; ecircundar o meio flutuante com uma tampa externa