BRPI0921153B1

BRPI0921153B1 - corpo de duto flexível, duto flexível, uso do duto flexível, uso do corpo de duto flexível e método para fabricar um corpo de duto flexível

Info

Publication number: BRPI0921153B1
Application number: BRPI0921153-5A
Authority: BR
Inventors: Geoffrey Stephen Graham
Original assignee: Ge Oil & Gas Uk Limited
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2020-06-30
Also published as: CN102272504B; EP2364412B1; BRPI0921153A2; WO2010055324A1; US9488299B2; EP2364412A1; CN102272504A; US20110214771A1; MY163426A; DK2364412T3; GB0820671D0

Abstract

REFORÇO DE ARMADURA Descreve-se um método para fabricar corpo de duto flexível e corpo de duto flexível de um tipo adequado para transportar fluidos de produção. O corpo de duto flexível inclui uma camada de armadura compreendendo enrolamentos intertravados de fita de armadura compreendendo ao menos um elemento de localização de armadura e uma camada de reforço compreendendo uma camada de fita de reforço compreendendo ao menos um elemento de localização de reforço sobre a camada de armadura. O elemento de localização de armadura e o elemento de localização de reforço localizam enrolamentos da fita de reforço com relação aos respectivos enrolamentos da fita de armadura.

Description

CORPO DE DUTO FLEXÍVEL, DUTO FLEXÍVEL, USO DO DUTO FLEXÍVEL, USO DO CORPO DE DUTO FLEXÍVEL E MÉTODO PARA FABRICAR UM CORPO DE DUTO FLEXÍVEL

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a dutos flexíveis que podem ser usados para transportar fluidos tais como fluidos de produção ou similares. Em particular, mas não exclusivamente, a presente invenção refere-se a um corpo de duto flexível e a um método para fabricar o corpo de duto flexível tendo uma ou mais camadas de armadura que são reforçadas por uma camada de fita de reforço enrolada sobre a camada de armadura.

Fundamentos da Invenção

Tradicional mente, o duto flexível é utilizado para transportar fluidos de produção, tal como óleo, gás e/ou água, de uma localização para outra. O duto flexível é particularmente útil em conectar uma localização submarina a uma outra localização submarina ou uma localização no nível do mar. O duto flexível é geralmente formado como um conjunto de um comprimento do corpo de duto flexível e um ou mais conectores de extremidade. O corpo de duto é tipicamente formado como um compósito de camadas tubulares de material que formam um duto contendo fluido e pressão. A estrutura do duto permite grandes deflexões sem causar resistência à flexão que confere a funcionalidade do duto ao longo de uma vida útil desejada. O corpo do duto é geralmente, mas não necessariamente, constituído de uma estrutura composta incluindo camadas metálicas e poliméricas O duto flexível pode ser utilizado como uma linha de fluxo por terra e/ou em uma localização submarina. O duto flexível pode também ser usado como um “jumper” ou coluna de ascensão.

Em muitos dutos flexíveis desse tipo conhecidos anteriormente, uma “camada de armadura de pressão” é utilizada para auxiliar a reforçar um revestimento de pressão interna tal como uma barreira de fluido ou revestimento vedador e impedir a expansão radial e estouro devido às condições de pressão diferencial agindo através do duto. A camada de armadura de pressão é assim importante para a capacidade de retenção de pressão do duto flexível. A camada de armadura de pressão pode agir também como uma camada de reforço principal fornecendo resistência a colapso.

Tipicamente, a camada de armadura de pressão que age como uma camada de força de aro é formada enrolando-se helicoidalmente uma ou mais fitas em torno de uma camada subjacente, sendo que enrolamentos de fita adjacentes intertravam, com uma garra ou gancho, em uma borda de um enrolamento de fita intertravado com um rebaixo correspondente ou região de vale em uma borda oposta em um enrolamento adjacente.

Os perfis de armadura de pressão conhecidos anteriormente são numerosos e muitos têm uma forma Zeta ou de S. Tal exemplo é ilustrado no Pedido de Patente Europeia tendo Número de Publicação EP 0929767, que descreve um duto flexível formado com uma faixa de metal helicoidalmente enrolada para fornecer resistência à pressão de estouro. A faixa tem um bordo ou gancho de ataque e um gancho de arrasto que engatam e intertra- vam quando a faixa é helicoidalmente enrolada.

De tempo em tempo, a flexão do duto flexível e pressões diferenciais entre a região de furo interno e o ambiente externo resultam em que os enrolamentos adjacentes na camada de armadura de pressão se tornam separados em um modelo não intertravado. Isso pode resultar em falha do duto flexível à medida que um revestimento de pressão interna ou camada sobrejacente pode penetrar entre os enrolamentos. Em ainda circunstâncias adicionais, quando retendo um arranjo intertravado, os enrolamentos não são capazes de suportar pressões diferenciais excessivas causadas ou por grandes pressões fora do duto flexível ou por pressões ou quedas de pressão repentinas dentro do furo interno do duto flexível.

Outro problema associado com os perfis de armadura da técnica anterior é que os materiais a partir dos quais as fitas de armadura são feitas e os métodos pelos quais as fitas de armadura são fabricadas limita a quantidade de suporte que pode ser dado pela camada ou camadas de enrolamentos intertravados. Como um resultado, as limitações estruturais do corpo de duto flexível são a causa de limitações nos ambientes onde o corpo de duto flexível pode, de outra forma, ser usado.

Outro problema com camadas de armadura conhecidas é que o movimento relativo de enrolamentos adjacentes entre si pode ao longo do tempo causar desgaste dos enrolamentos. O desgaste pode levar à falha de um enrolamento e por último do corpo de duto flexível.

Sumário da Invenção

É um objetivo da presente invenção suavizar ao menos parcialmente os problemas mencionados acima.

É um objetivo de modalidades da presente invenção fornecer corpo de duto flexível tendo uma camada de armadura de pressão de reforço capaz de operar eficazmente quando experimentando diferenciais de pressão significativos prontamente através do corpo de duto ou quando o corpo de duto flexível é altamente flexionado.

É um objetivo de modalidades da presente invenção fornecer um método e aparelho para reforçar uma camada de armadura de pressão, sendo que a fita de reforço usada para reforçar a armadura de pressão é mantida em uma relação fixa com os respectivos enrolamentos de uma camada de armadura de pressão.

É um objetivo da presente invenção fornecer a localização axial positiva de uma ou mais fitas de reforço com relação a uma camada de abóbada de pressão subjacente.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um corpo de duto flexível para transportar fluidos de produção, compreendendo:
uma camada de armadura compreendendo enrolamentos intertravados de fita de armadura compreendendo ao menos um elemento de localização de armadura; e
uma camada de reforço compreendendo uma camada de fita de reforço compreendendo ao menos um elemento de localização de reforço sobre a camada de armadura; onde o elemento de localização de armadura e o elemento de localização de reforço localizam enrolamentos da fita de reforço com relação aos respectivos enrolamentos da fita de armadura.

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um método para fabricar corpo de duto flexível compreendendo as etapas de:
enrolar uma fita de reforço compreendendo ao menos um elemento de localização de reforço sobre uma camada de armadura compreendendo enrolamentos intertravados de fita de armadura compreendendo ao menos um elemento de localização de armadura; e

localizar enrolamentos da camada de armadura com relação aos respectivos enrolamentos da camada de reforço via os elementos de localização.

Certas modalidades da presente invenção fornecem localização axial positiva para uma fita de reforço enrolada em torno de uma camada de abóbada de pressão subjacente. A localização da fita de reforço em relação à camada de armadura de pressão abaixo impede o movimento relativo bruto das camadas que poderia, de outra forma, resultar em desgaste de qualquer uma das camadas. Isso permite o uso de uma camada de reforço para aplicações completamente dinâmicas onde o movimento relativo entre a camada de abóbada de pressão e a camada de reforço seria, de outra forma, maior.

Certas modalidades da presente invenção fornecem uma quantidade baixa ou zero de movimento relativo entre a camada de reforço e uma camada de armadura de pressão subjacente. Isso permite o uso de duas camadas metálicas em contato direto entre si e remove a necessidade por uma fita de separação ou camada de desgaste entre as camadas e aumenta a tensão de contato de trabalho permitida entre as camadas, fornecendo assim uma capacidade de pressão mais alta para o corpo de duto flexível.

Certas modalidades da presente invenção fornecem uma forma simplificada para uma fita de reforço de uma camada de reforço que pode ser fabricada a partir de materiais normalmente associados com as fitas usadas para camadas de armadura de tração ao invés de camadas de abóbada de pressão. Isso permite o uso de materiais de resistência muito mais alta. Também, fitas menores podem se usadas para suportar diferenciais de pressão mais altos do que os atualmente permitidos com as técnicas conhecidas anteriormente. A distribuição de tensão sobre a forma da fita pode então ser mais regularmente feita do que atualmente possível com as técnicas conhecidas anteriormente.

Breve Descrição dos Desenhos

As modalidades da presente invenção serão descritas a seguir, a título de exemplo somente, com relação aos desenhos em anexo, nos quais:
A FIG. 1 ilustra um corpo de duto flexível.
A FIG. 2 ilustra uma coluna de ascensão, linha de fluxo e “jumper”.
A FIG. 3 ilustra uma vista transversal de uma camada de armadura de pressão e uma camada de reforço.
A FIG. 4 ilustra uma camada de armadura de pressão e uma camada de reforço sobrejacente.
Nos desenhos, números de referência similares referem-se a partes similares.

Descrição Detalhada da Invenção

Por toda esta especificação, referência será feita a um duto flexível. Entende-se que um duto flexível é um conjunto de uma parte de corpo de duto e um ou mais conectores de extremidade em cada um dos quais uma extremidade do corpo de duto é terminada. A FIG. 1 ilustra como um corpo de duto 100 é formado de acordo com uma modalidade da presente invenção a partir de um compósito de materiais em camadas que formam um duto contendo pressão. Embora um número de camada particulares seja ilustrado na FIG. 1, entende-se que a presente invenção é amplamente aplicável a estruturas compostas de corpo de duto incluindo duas ou mais camadas. Nota-se ainda que as espessuras das camadas são mostradas somente para propósitos ilustrativos.

Como ilustrado na FIG. 1, o corpo de duto inclui uma camada de carcaça mais interna 110 e um revestimento de pressão 120. A carcaça 110 fornece uma construção metálica intertravada que pode ser usada como a camada mais interna para impedir, total ou parcialmente, o colapso de um revestimento de pressão interna 120 devido à descompressão do duto, pressão externa, pressão de armadura de tração e cargas de esmagamento mecânico. Aprecia-se que as modalidades da presente invenção são aplicáveis a aplicações de ‘interior liso’, bem como de ‘interior rugoso’.

O revestimento de pressão interna 120 age como uma camada de retenção de fluido e tipicamente compreende uma camada polimérica que assegura a integridade do fluido interno. Entende-se que essa camada 120 possa compreender um número de subcamadas. Aprecia-se que quando a camada de carcaça opcional 110 é utilizada, o revestimento de pressão interna 120 é frequentemente referido como uma camada de barreira. Em operação, sem tal carcaça 110 (assim chamada operação de interior liso), o revestimento de pressão interna 120 pode ser referido como um revestimento vedador.

Uma camada de armadura de pressão 130 é formada sobre o revestimento de pressão interna 120 e é uma camada estrutural com um ângulo de assentamento próximo a 90° que aumenta a resistência do corpo de duto flexível 100 à pressão interna e externa e cargas de esmagamento mecânico. A camada de armadura 130 também suporta estruturalmente o revestimento de pressão interna 120 e tipicamente consiste de uma construção metálica intertravada.

A camada de reforço 135 é formada sobre a camada de armadura de pressão. Os enrolamentos da camada de reforço podem exatamente cobrir os enrolamentos da camada de armadura de pressão ou podem se estender parcialmente sobre a junção entre os enrolamentos.

O corpo de duto flexível inclui uma camada de fita 140 sobrejacente aos enrolamentos da camada de armadura de pressão e da camada de reforço. Isso é usado para ajudar a suportar as camadas subjacentes.

O corpo de duto flexível 100 também inclui uma ou mais camadas de fita 150 e uma primeira camada de armadura de tração 160 e uma segunda camada de armadura de tração 170. Cada camada de armadura de tração 160, 170 é uma camada estrutural com um ângulo de assentamento tipicamente entre 20° e 55°. Cada camada 160, 170 é usada para sustentar cargas de tração e pressão interna. As camadas de armadura de tração 160, 170 são enroladas de forma contra-helicoidal em pares.

O corpo de duto flexível 100 também inclui um revestimento externo 180 que compreende uma camada polimérica usada para proteger o corpo de duto 100 contra a penetração de água do mar e outros ambientes externos, corrosão, abrasão e danos mecânicos. Uma ou mais camadas de isolamento 190 podem também ser incluídas. Outras camadas de fita 195 podem estar localizadas entre as camadas de isolamento e a armadura de tração.Cada duto flexível compreende ao menos uma parte, às vezes referida como um segmento ou seção de corpo de duto 100 junto com um conector de extremidade localizado em ao menos uma extremidade do corpo de duto flexível. Um conector de extremidade fornece um dispositivo mecânico que forma a transição entre o corpo de duto flexível e um conector. As diferentes camadas de duto como mostrado, por exemplo, na FIG. 1, são terminadas no conector de extremidade de tal forma a transferir a carga entre o duto flexível e o conector.

A FIG. 2 ilustra o conjunto de coluna de ascensão 200 adequado para transportar fluido de produção tal como óleo, gás e/ou água de uma localização submarina 210 para uma localização flutuante 220. Por exemplo, na FIG. 2, a localização submarina 210 é uma conexão a uma linha de fluxo submarina 230. A linha de fluxo flexível compreende um duto flexível, completamente ou em parte, repousando no fundo do mar ou enterrado abaixo do fundo do mar. A instalação flutuante pode ser fornecida por uma plataforma e/ou boia ou, como ilustrado na FIG. 2, um navio. A coluna de ascensão 200 é fornecida como uma coluna de ascensão flexível, isto é, um duto flexível conectando o navio à instalação no fundo do mar. Alternativamente, o duto flexível pode ser usado como um “jumper” 240.

A FIG. 3 ilustra a camada de armadura de pressão 130 e a camada de reforço 135 em mais detalhes de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. Como mostrado na FIG. 3, a camada de armadura de pressão 130 é formada pelo intertravamento dos enrolamentos da fita de armadura tendo uma seção transversal pré-formada. Na modalidade mostrada na FIG. 3, a seção transversal geral da fita de armadura tem geralmente forma de Z tendo uma superfície inferior substancial mente plana 300 que, em uso, está posicionada em uma superfície externa de um revestimento de pressão subjacente 120. Uma superfície superior 301 é separada e substancial mente paralela à superfície interna 300. Uma região geralmente côncava 302 é formada em uma primeira lateral do enrolamento. Uma região geralmente em forma de gancho 303 forma uma região convexa em uma lateral adicional do enrolamento. Um bordo 304 é geralmente virado para cima em uma parede lateral 305 se estendendo para cima a partir da base 300. Um platô 306 é formado como um vale no fundo da região côncava 302. Um bordo virado para baixo 306 é formado em uma região periférica do aro 303 da fita. Uma parede lateral 308 se estende entre o bordo virado para baixo 307 e a superfície superior 301. Uma parte de parede lateral adicional 309 se estende para cima a partir do platô 306 até a superfície superior 301 e igualmente uma parte de parede lateral adicional 310 se estende a partir da região de platô voltada para baixo 311 até a base inferior 300.

Durante a fabricação de um corpo de duto flexível, uma fita tendo essa seção transversal é enrolada sobre o revestimento de pressão interna subjacente. À medida que a fita é enrolada, um novo enrolamento é localizado tal que a parte de gancho 303 da fita se aninha na região côncava 302 de um enrolamento precedente (já no local). O bordo voltado para baixo 307 do gancho 303 do novo enrolamento se estende abaixo de uma superfície superior 312 do bordo voltado para cima 304 do enrolamento precedente. Como tal, o duto flexível deveria flexionar os enrolamentos adjacentes que são impedidos de quebrar desde que uma parede lateral interna do bordo de estendendo para baixo 307 encosta em uma parede lateral interna do bordo voltado para cima 304 do enrolamento anterior. Durante a flexão que causa uma compactação dos enrolamentos, a parede lateral 305 em uma primeira lateral de um enrolamento anterior encostará em uma parede lateral 310 em uma segunda lateral do enrolamento adjacente.

Diferentes seções transversais para a fita de armadura podem ser utilizadas de acordo com modalidades adicionais da presente invenção. A seção transversal é selecionada tal que uma superfície de encosto é fornecida para que danos não sejam causados quando os enrolamentos são impulsionados juntos e igualmente, os enrolamentos adjacentes são aninhados juntos de uma maneira intertravada para assegurar que os enrolamentos não podem ser completamente separados tal como a separar uns dos outros.

A superfície superior 301 de cada enrolamento tem uma região rebaixada 330 tendo um perfil de seção transversal pré-determinado ilustrado pelas linhas pontilhadas mostradas na FIG. 3. A forma do rebaixo 330 é selecionada para casar com uma seção transversal correspondente de uma extensão similar a pino 340 se estendendo para fora de uma superfície interna 350 de um enrolamento de uma fita de reforço sobrejacente. Uma superfície externa 360 da fita de reforço é separada e substancialmente paralela à superfície interna 350 da fita de reforço. As paredes laterais curvas 361, 362 em uma lateral esquerda e direita respectivamente se estendem entre as superfícies interna e externa 350, 360.

A fita de reforço tem uma seção transversal pré-formada e pré-determinada e durante a fabricação é enrolada sobre a camada de fio de armadura, uma vez que a camada 130 foi formada. Alternativamente, a fita de reforço pode ser enrolada substancial mente simultaneamente com os enrolamentos da camada de fita de armadura. De acordo com modalidades ainda adicionais da presente invenção, a fita de reforço e a fita de armadura podem ser pré-formadas juntas e então simultaneamente enroladas em uma camada subjacente como uma unidade.

O rebaixo 330 e o pino 340 operam para localizar devidamente os enrolamentos da camada de reforço em uma localização desejada com relação aos enrolamentos da camada de fita de armadura. Como ilustrado nas FIG. 3, os enrolamentos da camada de reforço são apropriadamente chaveados no lugar com relação aos enrolamentos da camada de armadura de uma maneira inteiramente sobrejacente. Dessa forma, à medida que os enrolamentos da camada de fio de armadura se movem para os lados com relação uns aos outros, os enrolamentos de fita de reforço se movem de uma forma correspondente. Isso assegura que há pouco ou nenhum movimento de fricção relativo entre a superfície inferior 350 de um enrolamento de camada de reforço e a superfície superior 301 de um enrolamento de camada de fita de armadura subjacente. Dessa forma, a abrasão das superfícies das fitas de reforço e das fitas de armadura pode ser removida completamente ou ao menos parcialmente evitada.

Entende-se que, de acordo com certas outras modalidades da presente invenção, a fita de reforço pode estar localizada com relação aos enrolamentos de fita de armadura de uma forma na qual os enrolamentos de camada de reforço ao menos parcial ou completamente se estendem através de uma região de interface 370 entre os enrolamentos adjacentes na camada de fita de armadura.

Aprecia-se que enquanto os enrolamentos de camada de reforço mostrados na FIG. 3 têm uma seção transversal geralmente retangular, tal forma não é uma limitação da presente invenção. Igualmente, enquanto a modalidade mostrada na FIG. 3 tem uma formação similar a pino se estendendo para baixo que se estende a partir de uma superfície interna 350 casando com um rebaixo de encaixe 330 na superfície superior da camada de fio de armadura, a própria camada de reforço poderia ser formada com o rebaixo com uma superfície superior da camada de fita de armadura tendo uma formação similar a pino. Aprecia-se também que dois ou mais pinos e rebaixos correspondentes podem ser formados na superfície superior da camada de fio de armadura e a superfície inferior da camada de reforço e que qualquer combinação de elementos de encaixe pode ser usada para manter os dois enrolamentos devidamente localizados.

A FIG. 4 ilustra a camada de armadura de pressão 130 e a camada de reforço 135 em mais detalhes de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção. Como mostrado na FIG. 4, a camada de armadura de pressão 130 é formada pelo intertravamento de enrolamentos da fita de armadura tendo uma seção transversal pré-formada. Na modalidade mostrada na FIG. 3, a seção transversal geral da fita de armadura tem geralmente forma de Z tendo uma superfície inferior substancial mente plana 400 que, em uso, está posicionada em ma superfície externa de um revestimento de pressão subjacente 120. Uma superfície superior 401 é separada e substancial mente paralela à superfície interna 400. Uma região geralmente côncava 402 é formada em uma primeira lateral do enrolamento. Uma região em forma geralmente de gancho 403 forma uma região convexa em uma lateral adicional do enrolamento. Um bordo voltado para cima 40 é geralmente voltado para cima em uma parede lateral 405 se estendendo para cima a partir da base 400. Um platô 406 é formado como um vale no fundo da região côncava 402. Um bordo virado para baixo 406 é formado em uma região periférica de gancho 403 da fita. Uma parede lateral 408 se estende entre o bordo virado para baixo 407 e a superfície superior 401. Uma parte de parede lateral adicional 409 se estende para cima a partir do platô 406 até a superfície superior 401 e igualmente uma parte de parede lateral adicional 410 se estende a partir da região de platô voltada para baixo 411 até a base inferior 400.

Durante a fabricação do corpo de duto flexível, uma fita tendo essa seção transversal é enrolada sobre o revestimento de pressão interna subjacente. À medida que a fita é enrolada, um novo enrolamento é localizado tal que a parte de gancho 403 da fita aninha na região côncava 402 e um enrolamento precedente (já no local). O bordo voltado para baixo 407 do gancho 403 do novo enrolamento se estende abaixo de uma superfície superior 412 do bordo voltado para cima 404 do enrolamento precedente. Como tal, o duto flexível deveria flexionar os enrolamentos adjacentes que são impedidos de se separarem desde que uma parede lateral interna do bordo de estendendo para baixo 407 encosta em uma parede lateral interna do bordo voltado para cima 404 do enrolamento anterior. Durante a flexão que causa uma compactação dos enrolamentos, a parede lateral 405 em uma primeira lateral de um enrolamento anterior encostará em uma parede lateral 410 em uma segunda lateral do enrolamento adjacente.

A superfície superior 401 de cada enrolamento tem uma região rebaixada 430 tendo um perfil de seção transversal pré-determinado ilustrado pelas linhas pontilhadas designadas A mostradas na FIG. 4. A forma do rebaixo 430 é selecionada para casar com uma seção transversal correspondente de um fio 435. O fio ilustrado na FIG. 3 é um elemento alongado que tem uma seção transversal substancialmente circular, embora os fios tendo forma retangular, quadrada, hexagonal, em forma de U, forma de X, poderia ser utilizado. O fio 435 igualmente está posicionado em um rebaixo 437 ilustrado pela linha de cruzamentos B mostrada na FIG. 4. Esse rebaixo é feito em uma superfície interna 450 de uma camada sobrejacente da fita de reforço. Uma superfície externa 460 da fita de reforço é separada e substancialmente paralela à superfície interna 450 da fita de reforço. As paredes laterais curvas 461, 462 em uma lateral esquerda e direita da fita de reforço respectivamente se estendem entre as superfícies interna e externa 450, 460.

A fita de reforço tem uma seção transversal pré-formada e pré-determinada e durante a fabricação é enrolada sobre a camada de fio de armadura, uma vez que a camada 130 foi formada. Um fio 435 é igualmente enrolado sobre a camada de fio de armadura antes do enrolar a fita de reforço sobre tanto o fio 435 quando a fita de armadura. Aprecia-se que alternativamente a fita de reforço pode ser enrolada substancialmente simultaneamente com os enrolamentos da camada de fita de armadura e fio de localização. De acordo com modalidades ainda adicionais da presente invenção, a fita de reforço, o fio de localização e a fita de armadura podem ser pré-formados juntos e então simultaneamente enrolados em uma camada subjacente como uma unidade. O rebaixo na superfície superior da fita de armadura, do fio de localização 435 e o rebaixo na superfície inferior da camada de fita de reforço sobrejacente operam para localizar devidamente os enrolamentos da camada de reforço em uma localização desejada com relação aos enrolamentos da camada de fita de armadura. Como ilustrado na FIG. 4, os enrolamentos da camada de reforço são apropriadamente chaveados no lugar com relação aos enrolamentos da camada de armadura de uma maneira inteiramente sobrejacente. Dessa forma, à medida que os enrolamentos da camada de armadura se movem para os lados com relação uns aos outros, os enrolamentos de fita de reforço se movem de uma forma correspondente. Isso assegura que há pouco ou nenhum movimento de fricção relativo entre a superfície inferior 450 de um enrolamento de camada de reforço e a superfície superior 401 de um enrolamento de camada de fita de armadura subjacente. Dessa forma, a abrasão das superfícies das fitas de reforço e das fitas de armadura pode ser removida completamente ou ao menos parcialmente evitada.

Entende-se que, de acordo com certas outras modalidades da presente invenção, a fita de reforço pode estar localizada com relação aos enrolamentos de fita de armadura de uma forma na qual os enrolamentos de camada de reforço ao menos parcial ou completa-mente se estendem através de uma região de interface 470 entre os enrolamentos adjacentes na camada de fita de armadura.

Aprecia-se que enquanto os enrolamentos de camada de reforço mostrados na FIG. 4 têm uma seção transversal geralmente retangular, tal forma não é uma limitação da presente invenção. Igualmente, enquanto a modalidade mostrada na FIG. 4 tem um único fio de localização agindo como um elemento de localização entre a camada de armadura e a camada de reforço, um, dois ou mais tais elementos de localização que podem compartilhar uma forma similar, mas que podem ter diferentes formas, podem ser utilizados.

O rebaixo e o pino da modalidade ilustrada com relação à FIG. 3 e o fio de localização e o rebaixo duplo ilustrados na modalidade mostrada na FIG. 4 fornecem localização axial positiva de uma fita de reforço usada para uma camada de reforço com relação aos enrolamentos de uma camada de abóbada de pressão localizada abaixo. A localização da fita de reforço em relação à camada abaixo impede o movimento relativo bruto das camadas que poderia, de outra forma, resultar em desgaste de uma ou mais das camadas. Isso permite o uso de uma camada de reforço para aplicações completamente dinâmicas.

Quando menor a quantidade de movimento relativo também permite a aplicação das duas camadas metálicas em contato direto uma com a outra. Isso remove a necessidade de uma fita separada ou camada de desgaste entre as camadas e aumenta a tensão de contato de trabalho permitida entre as camadas, fornecendo assim uma capacidade de pressão mais alta para o conjunto.

Devido à forma simplificada da fita de camada de reforço, essa pode ser fabricada a partir de materiais normalmente associadas com fitas de armadura de tração ou fitas de abóbada de pressão. Isso permite o uso de uma fita muito mais resistente como um enrolamento de camada de reforço.

Fitas menores podem ser usadas para conter pressões mais altas que são atualmente permitidas com técnicas anteriores. A distribuição de tensão sobre a forma da fita pode também ser mais regularmente feita do que com sistemas de armadura conhecidos anteriormente.

O modelo da camada de reforço de acordo com certos aspectos da presente invenção assegura que cada fita de reforço está em contato com somente uma seção de uma camada de abóbada de pressão. Então, quando a abóbada de pressão alonga ou contrai, não há mudança no contato da camada de reforço.

Apropriadamente, a forma e perfil de ambas as fitas podem ser otimizados para produzir o melhor desempenho das camadas. Para assegurar que as camadas funcionam em uníssono e que o compartilhamento de carga de fitas é vantajoso apesar de não essencial para aplicar uma carga de tensão à camada de reforço quando aplicando-a durante a fabricação de corpo de duto flexível. Apropriadamente, uma tensão pode ser aplicada ao fio de reforço tal que a camada de abóbada de pressão é comprimida. Isso induz o carregamento compressivo na direção do aro que permite o uso do corpo de duto flexível assim produzido em pressões mais altas sem exceder a capacidade estrutural do material.

Aprecia-se que na modalidade ilustrada na FIG. 4, a haste/fio 435 usada como um elemento de localização pode adicionalmente ser usada para outros propósitos. Por exemplo, a haste/fio pode ser um tubo que pode ser usado para ajustar os calibres de fibra ótica para determinar níveis de esforço ou temperatura da camada. Alternativamente, se o fio/haste é um tubo, ele pode ser usado para carregar um cabo elétrico para permitir o monitoramento da posição do fio em relação a seu fio vizinho a partir do exterior de um duto completo usando esse cabo para carregar um sinal de alta frequência ou alta voltagem que pode ser capturado por monitores externos (não mostrados).

Por toda esta descrição e reivindicações dessa especificação, as palavras “compreender”, “conter” e variações das palavras, por exemplo, “compreendendo” e “compreende”, significa “incluindo, mas não limitado a”, e não é destinado a (e não) exclui outras porções, aditivos, componentes, inteiros ou etapas.

Por toda a descrição e reivindicações desta especificação, o singular abrange o plural, a menos que o contexto de outra forma exija. Em particular, quando o artigo indefinido é usado, a especificação é entendida como contemplando a pluralidade bem como a singularidade, a menos que o contexto exija de outra forma.

Entende-se que características, inteiros, compostos, porções ou grupos químicos descritos em conjunto com um aspecto, modalidade ou exemplo particular da invenção são são aplicáveis a qualquer outro aspecto, modalidade ou exemplo descrito aqui, a menos que incompatível com eles.

Claims

Corpo de duto flexível (100) para transportar fluidos de produção de uma localização submarina, compreendendo:
uma camada de armadura (130) compreendendo enrolamentos intertravados de fita de armadura compreendendo ao menos um elemento de localização de armadura; e
uma camada de reforço (135) compreendendo uma camada de enrolamentos de fita de reforço compreendendo ao menos um elemento de localização de reforço sobre a camada de armadura (130);
CARACTERIZADO pelo fato de que
enrolamentos da camada de reforço (135) são chaveados no lugar em relação aos enrolamentos da camada de armadura (130) de uma maneira totalmente sobrejacente através dos elementos de localização de tal modo que, conforme enrolamentos da camada de armadura (130) se movem para os lados com relação uns aos outros, os enrolamentos da fita de reforço se movem de uma forma correspondente.
Corpo de duto flexível (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que:
o elemento de localização de armadura compreende um dentre um elemento de pino (340) se estendendo para fora a partir da fita ou uma região de rebaixo (330) inserida em uma seção transversal da fita e o elemento de localização de reforço compreende um restante dentre o elemento de pino (340) ou região de rebaixo (330).
Corpo de duto flexível (100), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que:
o elemento de pino (340) se aninha na região de rebaixo (330) para desse modo travar os enrolamentos da fita de reforço em posição com relação a enrolamentos da camada de armadura (130).
Corpo de duto flexível (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que:
o elemento de localização de armadura compreende uma primeira região de rebaixo (437) inserida na fita de armadura;
o elemento de localização de reforço compreende uma região de rebaixo adicional (430) inserida na fita de reforço; e
a camada de reforço (135) adicionalmente compreende um fio de localização (435) enrolado entre a camada de armadura (130) e a camada de reforço (135) e tendo uma seção transversal configurada para se aninhar na primeira região de rebaixo (437) e na região de rebaixo adicional (430).
Corpo de duto flexível (100), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que:
o fio de localização (435) trava os enrolamentos da fita de reforço em posição com relação a enrolamentos da camada de armadura (130).
Corpo de duto flexível (100), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que:
o fio de localização (435) compreende um tubo oco para receber um cabo de fibra ótica e/ou cabo elétrico.
Corpo de duto flexível (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que cada enrolamento na camada de armadura (130) contata somente uma respectiva uma região na camada de reforço sobrejacente (135).
Corpo de duto flexível (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que cada enrolamento na camada de armadura (130) contata somente um respectivo um enrolamento na camada de reforço sobrejacente (135).
Corpo de duto flexível (100), de acordo qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de armadura (130) e a camada de reforço (135) são não separadas por qualquer camada interveniente.
Corpo de duto flexível (100), de acordo qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de armadura (130) compreende uma camada de armadura de pressão.
Corpo de duto flexível (100), de acordo qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a fita de armadura tem uma seção transversal substancial mente em forma de S, Z ou U.
Duto flexível, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o corpo de duto flexível (100) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 e ao menos um conector de extremidade.
Uso do duto flexível, conforme definido na reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o duto flexível é utilizado como um jumper.
Uso do duto flexível, conforme definido na reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o duto flexível é utilizado como uma coluna de ascensão.
Uso do duto flexível, conforme definido na reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o duto flexível é utilizado como uma linha de fluxo.
Uso do corpo de duto flexível (100) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que é para o transporte de fluidos de produção.
Método para fabricar o corpo de duto flexível (100) para transportar fluidos de produção de uma localização submarina, conforme definido na reivindicação 1, compreen- dendo as etapas de:
enrolar uma fita de reforço compreendendo enrolamentos de ao menos um elemento de localização de reforço sobre uma camada de armadura (130) compreendendo enrolamentos intertravados de fita de armadura compreendendo ao menos um elemento de localização de armadura; e
CARACTERIZADO por
chavear enrolamentos da camada de reforço (135) no lugar com relação aos enrolamentos da camada de armadura (130) de uma maneira total mente sobrejacente através dos elementos de localização de tal modo que, conforme enrolamentos da camada de armadura (130) se movem para os lados com relação uns aos outros, os enrolamentos da fita de reforço se movem de uma forma correspondente.
Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda as etapas de:
localizar enrolamentos através da localização de um elemento de pino (340) de uma dentre a fita de armadura ou fita de reforço em uma respectiva região de rebaixo de um restante da fita de armadura ou fita de reforço.
Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda as etapas de:
localizar enrolamentos através do enrolamento de um fio de localização (435) sobre a camada de armadura (130), o dito fio de localização (435) sendo localizado em um elemento de localização de armadura compreendendo uma região de rebaixo da fita de armadura; e
subsequentemente enrolar a fita de reforço sobre a camada de armadura (130) e enrolamento de fio localizado, o elemento de localização de reforço da fita de reforço compreendendo uma região de rebaixo para receber uma parte do fio de localização (435) anteriormente enrolado.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda as etapas de:
aplicar uma carga de alta tensão à fita de reforço da camada de reforço (135) à medida que ela é enrolada.
Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o fio de localização (435) compreende um elemento tubular, o método compreendendo ainda as etapas de:
localizar um cabo elétrico e/ou cabo ótico ao longo do interior do elemento tubular.