BRPI1015237B1

BRPI1015237B1 - Método para enrolar uma tubulação de metal internamente blindada

Info

Publication number: BRPI1015237B1
Application number: BRPI1015237-7A
Authority: BR
Inventors: Thomas Schüller; John Arthur Mair; Gernold Holler; Friedrich Henneicke; Joachim Banse
Original assignee: Subsea 7 Limited
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2021-03-23
Also published as: WO2011051218A1; US8894327B2; US8876433B2; US20130034390A1; US20120269581A1; WO2011051221A1; BRPI1013375A2; BRPI1015237A2; BRPI1013375B1

Abstract

enrolar e desenrolar uma tubulação de metal internamente blindada. a presente invenção refere-se a um método para bobinar uma tubulação (6) tendo um forro metálico interno resistente à corrosão que é firmemente ajustado dentro da tubulação. para minimizar ou impedir enrugamento do forro durante a bobinagem ou desbobinagem, uma extensão da tubulação é internamente pressurizada, por desdobramento de um pig de vedação simples (41) dentro da tubulação perto da extremidade de fuga da tubulação e aplicação de fluido pressurizado dentro da tubulação e então a extensão da tubulação é bobinada em uma bobina de armazenagem (3). no processo de pressurização, a extensão da tubulação é cheia é cheia com fluido em uma pressão elevada dentro de uma faixa definida por um limite inferior de 500 kpa (5bar).

Description

MÉTODO PARA ENROLAR UMA TUBULAÇÃO DE METAL INTERNAMENTE BLINDADA

[0001] A presente invenção refere-se a métodos para enrolar uma tubulação em uma bobina em preparação para lançamento de tubo.

[0002] US-A-3.934.647 descreve um sistema de lançamento de tubo incluindo uma técnica para hidrostaticamente testar a tubulação conforme ela é carregada em uma bobina. Quando o tubo é inicialmente começado a enrolar em uma bobina, uma seção de extremidade é passada através do cubo da bobina ou placa de flange. A seção de extremidade é anexada a uma válvula de passagem de abertura completa e uma válvula de escapamento é conectada a um bocal aberto. Para encher a linha com água de teste, um assim chamado "pig" é usado, que é um dispositivo que é móvel ao longo de uma tubulação e pode ser temporariamente fixado em qualquer local desejado dentro da tubulação. Um pig é geralmente usado para separar diferentes fluidos ou gases, mas ele pode também servir para limpar e inspecionar o orifício interno de uma tubulação. O pig é inserido no bocal aberto na extremidade da bobina do tubo. Um pig fornecendo vedação substancialmente estanque à água com as superfícies internas da tubulação, tal como um pig esférico, deve ser usado para minimizar o vazamento de água além do pig. Uma linha de uma fonte de água de baixa pressão é então anexada ao bocal. O pig é empurrado adiante da água conforme a linha é cheia . Na outra extremidade da linha, uma montagem de cabeçote de teste foi soldada. Essa montagem de cabeçote inclui válvulas de escapamento para remover qualquer ar coletado e permitir que o pig seja operado, uma válvula de passagem de abertura completa para permitir que o pig passe para fora da seção a ser testada, e conexões de válvula para pressurizar a linha e monitorar a pressão da linha. O pig é bombeado através da linha com todas as válvulas abertas exceto a válvula de escapamento na extremidade da bobina até alcançar a tampa da extremidade. A válvula da extremidade é então fechada e qualquer ar é escapado das outras válvulas. Quando o ar é escapado, as válvulas de passagem são fechadas. A linha é então pressurizada através de uma das válvulas pequenas.

[0003] Quando o teste está completo, o pig e a água são empurrados de volta para a bobina e a pressão de ar aplicada à válvula de escapamento da extremidade com a válvula de passagem na montagem de teste completamente aberta. A válvula de passagem ou a válvula de escapamento na extremidade da bobina é usada para controlar o fluxo da água de teste do tubo e para vedar o tubo depois do pig ter se movido de volta longe o bastante para a montagem de teste ser removida.

[0004] Um método para lançamento de uma tubulação sobre o leito do mar é descrito no WO 2008/072970 A1. Conforme descrito neste documento, com uma aumentada necessidade por transportar correntes de poço não processadas de instalações sob a água e uma ocorrência mais frequente de uma necessidade de transportar fluidos agressivos, existe uma crescente demanda por tubulações a prova de corrosão. No entanto, o custo de fabricação de uma tubulação inteiramente de material a prova de corrosão tem aumentado dramaticamente e, por conseguinte, são exigidas alternativas menos dispendiosas.

[0005] Tal alternativa menos dispendiosa é uma tubulação de aço carbono com um revestimento de aço inoxidável ou forro interno resistente à corrosão. Tal tubulação, referida como tubo revestido ou forrado combina a resistência do aço carbono de baixo custo com a resistência à corrosão do forro. O forro é tipicamente produzido de um material resistente à corrosão, por exemplo, aço inoxidável, superligas austeníticas a base de níquel cromo, por exemplo, Inconel (RTM) ou outra liga, e tipicamente tem uma espessura de 1 - 7 mm, mais tipicamente cerca de 3 mm.

[0006] Várias maneiras de anexar o forro à superfície interna da tubulação de aço carbono são disponíveis. O forro pode ser instalado tanto com contato mecânico, tal como por plasticamente expandir um forro interno de ajuste frouxo de dentro, de modo à elasticamente deformar a tubulação de aço carbono externa, desse modo, ajustando firmemente o forro interno dentro da tubulação quando a pressão interna de expansão é removida, ou com aglutinante metalúrgico por meio de laminação a quente, soldagem, soldagem com solda quente ou soldagem blindada. A alternativa menos dispendiosa é ajustar o forro interno firmemente mecanicamente contra a tubulação de aço carbono com um assim chamado contato metálico, geralmente sem qualquer espaço apreciável entre eles. No entanto, quando enrolando tal tubulação sobre um tambor de lançamento de tubo ou durante a bobinagem fora de tal tambor de lançamento do tubo, o forro interno pode se tornar deformado por encurvamento ou enrugamento. Tal deformação pode restringir localmente o orifício interno ou de outro modo, afetar a performance, o que é indesejável.

[0007] Como descrito no WO 2008/072970 A1, esse efeito de enrugamento pode ser evitado se o tubo for pressurizado durante a bobinagem e/ou desbobinagem. A aplicação de pressão assegura que o forro interno retenha contato metálico justo com o tubo externo uma vez que os dois são enrolados ou desenrolados da bobina de armazenagem de um navio lançador de tubos e, por conseguinte, suporta flexão ou alinhamento.

[0008] Tal tubulação é normalmente montada de extensões individuais, usualmente em torno de 12 metros de extensão, que são soldadas em seções que são tipicamente de 750 metros a 2000 metros de extensão e são conhecidas como "hastes". Essas hastes são unidas em uma base cilíndrica lateral da margem por soldagem em uma estação de soldagem localizada antes do reservatório e a tubulação resultante é então enrolada em uma bobina de armazenagem de um navio lançador de tubos para lançamento offshore. A extensão das hastes é limitada pela extensão da base do cilindro, em vez de por outras considerações tecnológicas.

[0009] Em linhas gerais, o método descrito no WO 2008/072970 A1 é como segue:

a) as hastes são unidas para formar uma extensão inicial de tubulação para enrolar em uma bobina de armazenagem;
b) antes de enrolá-las na bobina de armazenagem, a extensão da tubulação é pressurizado entre 500 a 2500 kPa (5 e 25 bar) por meio de um fluido pressurizado dentro da extensão da tubulação;
c) o tubo pressurizado é enrolado na bobina;
d) a extensão da tubulação é despressurizada e a próxima haste é soldada nela;
e) a tubulação estendida é então repressurizada e enrolada na bobina;
f) esse processo é repetido até a extensão exigida de tubulação ter sido armazenada na bobina;
g) o navio lançador de tubos então procede para o local de trabalho;
h) o tubo é repressurizado e essa pressão mantida conforme o tubo é enrolado da bobina e deixado no leito do mar da maneira convencional; e
i) uma vez que deixado com sucesso no leito do mar, o tubo é despressurizado.

[00010] De acordo com o WO 2008/072970 A1, durante o enrolamento e o desenrolamento, a pressão deve ser mantida entre 500 e 2500 kPa (5 e 25 bar) de pressão absoluta. Uma pressão menor do que 500 kPa (5 bar) falha para remover risco de deformação tal como encurvamento ou enrugamento, enquanto uma pressão maior do que 2500 kPa (25 bar) não seria prática e criaria problemas. O documento não elabora o que é significado por "não prático" e quais "problemas" podem ser criados. No entanto, é considerado que isso é uma referência ao fato de que, se a água é usada como o meio de pressurização, uma bomba de alta distribuição seria necessária para encher o espaço dentro do tubo suficientemente rápido antes da pressurização, mas tal bomba pode ser somente capaz de alcançar uma pressão menor do que 2500 kPa (25 bar). Por outro lado, se o ar era para ser usado, um limite de pressão prático de 2500 kPa (25 bar) poderia surgir devido ao risco de expansão e liberação rápidas de grandes quantidades de energia armazenada no evento de possível falha do tubo, o que poderia comprometer a segurança. Além disso, qualquer que seja o tipo do meio pressurizado usado, a pressão maior do que cerca de 2500 kPa (25 bar) dentro do tubo em cilindros tenderia a desencurvá-lo e pode fazê-lo saltar para fora do tambor de armazenagem, a não ser que medidas especiais fossem tomadas para impedir isso, tal como a aplicação de suficiente tensão de retorno.

[00011] WO 2008/072970 A1 também não elabora como o tubo é para ser pressurizado.

[00012] De acordo com a invenção, é fornecido um método para enrolar uma tubulação em uma bobina, a tubulação tendo um forro metálico resistente à corrosão que é fortemente ajustado dentro de um tubo externo que é menos resistente à corrosão, compreendendo as operações de: a) bombear, por meio de fluido pressurizado, um plugue móvel ao longo de uma extensão de tubulação em direção à extremidade de fuga de modo que a extensão da tubulação seja cheia com fluido; b) travar o plugue próximo à extremidade de fuga da extensão da tubulação; c) pressurizar o fluido a uma pressão absoluta dentro de uma faixa definida por um valor inferior de 500 kPa (5 bar); d) enrolar a dita tubulação em uma bobina enquanto uma pressão absoluta dentro da dita faixa é mantida dentro da tubulação; e) despressurizar a dita tubulação; e f) unir uma seção da tubulação adicional à extremidade de fuga seguido por repetição de operações de bombeamento, travamento, pressurização e enrolamento.

[00013] Em uma implementação preferida, as etapas a) e c) são executadas por fluido de bombeamento para a extremidade de avanço da tubulação. Isso mantém a fonte de bombeamento separada da união da adicional seção de tubo para a extremidade de fuga da tubulação.

[00014] As bombas que são capazes de encher a tubulação com fluido em pressão elevada necessitam ter alta distribuição volumétrica, de modo a encher o tubo em um período de tempo aceitavelmente curto (por exemplo, cerca de meia hora), mas elas normalmente não seriam capazes sozinhas de internamente pressurizar a tubulação, se a pressão da tubulação foi exigida ser elevada a uma pressão absoluta excedendo a 2500 kPa (25 bar). No entanto, a pressão pode prontamente ser elevada acima de 2500 kPa (25 bar absoluto) se for usada uma distribuição volumétrica separada, inferior, porém maior pressão de distribuição, bomba, ou um acumulador de alta pressão. Elevando a pressão do fluido para o que o fluido é pressurizado acima da pressão distribuída da bomba de distribuição volumétrica alta, a probabilidade de minimizar ou evitar enrugamento do forro pode ser aumentada, embora em outros exemplos elevar a pressão fluida para um valor menor do que 2500 kPa (25 bar absoluto), mas não menos do que 500 kPa (5 bar absoluto), será suficiente para impedir enrugamento do forro.

[00015] Um exemplo de uma bomba de distribuição alta adequada para encher a tubulação é uma bomba centrífuga. Em uma implementação, essa bomba pode ser uma bomba centrífuga conteinerizada acionada por um motor a diesel.

[00016] Um exemplo de uma bomba de pressão de distribuição maior adequada é uma bomba de pistão de reciprocação. Em uma implementação, essa bomba pode ser uma bomba com pistão de reciprocação montada em calço acionada por ar comprimido. Alternativamente, um acumulador de alta pressão única ou um banco de acumuladores de alta pressão pode ser usado em vez disso.

[00017] As bombas de múltiplos estágios são prontamente disponíveis as quais fornecem distribuição volumétrica adequada para encher a extensão do tubo em uma duração de tempo aceitavelmente curta, quando usando água como o fluido de pressurização, embora também tendo capacidade para elevar a pressão da água acima de 2500 kPa (25 bar absoluto), ou mais, se necessário.

[00018] Adequadamente, a bomba de múltiplos estágios pode ser uma bomba centrifuga. Por exemplo, a bomba de múltiplos estágios pode ser uma bomba centrífuga acionada por diesel de múltiplos estágios singular, que tipicamente alcançaria as pressões de distribuição exigidas, até mesmo 3500 kPa (35 bar absoluto) ou mais, se necessário.

[00019] Quando pressurizando a tubulação com água, ou qualquer outro fluido substancialmente incompressível, o uso de um plugue móvel tem a significante vantagem de que é desnecessário encher e drenar toda a extensão da tubulação cada vez que uma adicional seção de tubulação é anexada. Isso tem importantes benefícios em termos de economia de tempo, uma vez que o processo de encher e drenar e secar a extremidade da tubulação para soldar seria muito consumidor de tempo.

[00020] Para melhor entendimento da invenção, e para mostrar como a mesma pode ser realizada em efeito, uma referência será agora feita, a título de exemplo, aos desenhos em anexo, em que:
a figura 1 ilustra um método de carregar tubo de acordo com uma modalidade da invenção;
a figura 2 é uma vista de extremidade de uma bobina de enrolar tubo;
a figura 3 é uma vista lateral de uma bobina de enrolar tubo;
a figura 4 ilustra uma tampa e pig de extremidade de fuga;
a figura 5 mostra uma extensão de tubulação inicial;
a figura 6 mostra uma extensão de tubulação inicial junto com uma estrutura de bombeamento de pig;
a figura 7 mostra uma extensão de tubulação tendo um pig bombeado para a extremidade de fuga e o tubo pressurizado;
a figura 8 mostra uma extensão de tubulação pressurizada carregada para um ponto de conexão de bobina;
a figura 9 mostra uma extensão de tubulação pressurizada carregada em uma bobina;
a figura 10 mostra uma tampa de extremidade de fuga removida para união de uma próxima haste;
a figura 11 mostra uma nova haste unida à extremidade de fuga de tubulação;
a figura 12 mostra uma extensão de tubo pronta para bombear e pressurizar o pig;
a figura 13 mostra uma adicional extensão de tubulação pressurizada sendo enrolada em uma bobina;
a figura 14 mostra uma extensão de tubulação pressurizada fechada por uma tampa de extremidade e enrolada em uma bobina;
a figura 15 mostra a extensão de tubulação pressurizada com a tampa de extremidade removida;
a figura 16 mostra um captor de pig instalado na extremidade de fuga;
a figura 17 mostra o pig bombeado no captor da figura 16;
a figura 18 mostra o captor do pig removido e o tubo pressurizado; e
a figura 19 mostra a bobina completamente carregada;
a figura 20 mostra uma variante do método de carregar tubo;
a figura 21a mostra uma vista lateral de uma forma preferida de pig, quando ele está sendo movido dentro da tubulação;
a figura 21b é uma vista correspondente, mostrando o pig quando travado na posição na extremidade da tubulação; e
a figura 22 é uma vista lateral, parte seccional de um pig de fricção, que é uma forma alternativa de pig para o pig inteligente mostrado nas figuras 21a e 21b.

[00021] A figura 1 mostra um arranjo de carregar tubulação em que as seções ou hastes de tubo forrado são montadas em uma instalação de fazer tubulação com base na margem 1 e passado por um dique de carga 2 para uma montagem de bobina de armazenagem 300 em um navio lançador de tubos 4. A instalação para fazer tubulação com base na margem é algumas vezes conhecida na indústria como uma base cilíndrica. Como mostrado na figura 1, uma extensão de tubulação 6 passa por uma série de rolos de suporte 7 através da primeira e da segunda estações de vedação e cobertura da junta de tubos 8 e 9, que são também fornecidas com capacidades de testagem e inspeção para testar a qualidade de solda.

[00022] A tubulação 6 passa ao longo de uma rampa 10, que suporta um grampo de afastamento (HOC) 11, um tensor 12 e um alinhador 13, e então sobre uma calha/guia 14 antes de chegar na montagem de bobina de armazenagem 300, tendo uma bobina de armazenagem 3.

[00023] Na seguinte discussão, a extremidade da tubulação que é inicialmente alimentada na bobina de armazenagem 3 é referida como a extremidade de direção da tubulação e a outra extremidade é referida como a extremidade de fuga.

[00024] Usando o equipamento ilustrado na figura 1, as hastes de tubo forrados são unidas na base cilíndrica 1 para formar uma extensão de tubulação 6 que pode ser enrolada na bobina de armazenagem 3 no navio 4.

[00025] Como descrito em mais detalhes no que segue, as etapas básicas no processo de enrolar são como a seguir: uma extensão inicial de tubulação 6 é montada por soldagem junto com uma sucessão de hastes de tubo. A tubulação é então pressurizada com água a uma pressão absoluta exigida, sendo preferivelmente pelo menos 3000 kPa (30 bar) antes de ser avançada para a rampa 10 sobre a calha 14 e na bobina 3. Depois de enrolar na bobina de armazenagem 3, o tubo é despressurizado, uma outra extensão adicionada, pressurizada com água, e adicionalmente avançada na bobina 3. Esse processo é repetido até a bobina 3 estar cheia e o navio 4 pode então ser transferido para o local de trabalho. Nesse ponto, o tubo é repressurizado e então deixado no leito do mar na maneira convencional.

[00026] Em vista do nível relativamente alto de pressurização empregado na tubulação, é importante assegurar que, quando pressurizada na bobina, a tubulação é seguramente presa na extremidade livre e que suficiente tensão de enrolamento é mantida na bobina, de modo a resistir à tendência da tubulação alinhar.

[00027] O nível de pressurização durante o processo de enrolamento é importante para o sucesso. O valor mais baixo da faixa de pressurização deve ser suficiente para impedir enrugamento do forro. Na prática, um valor mínimo de 500 kPa (5 bar absoluta) é apropriado. Embora a pressão deva ser tão alta quanto possível para evitar ou minimizar enrugamento do forro, um limite superior é, na prática, fornecido pela necessidade de manter integridade estrutural da tubulação. Para a maioria dos casos, um limite superior de 5000 kPa (50 bar absoluta) é prudente e um valor superior de abaixo de 2500 kPa (25 bar absoluta) é prudente e um valor superior de abaixo de 2500 kPa (25 bar absoluta) será ordinariamente adequado para manter a integridade da tubulação, especialmente se estiver próximo a 2500 kPa (25 bar). No entanto, pressões maiores podem ser usadas, dependendo do valor da fratura para o tubo referido, que pode variar significantemente de tubo para tubo e pode, em alguns casos, ser um número muito maior, por exemplo, 80000 kPa (800 bar) ou mais.

[00028] Dessa maneira, uma faixa de pressurização preferida é definida por um valor absoluto inferior de 500 kPa (5 bar) e um valor absoluto superior que é menor do que 2500 kPa (25 bar). Preferivelmente, o valor superior é menor do que 2495 kPa (24,95 bar), mais preferivelmente 2490 kPa (24,9 bar), ainda mais preferivelmente 2449 kPa (24,49 bar), ainda mais preferivelmente para 2445 kPa (24,45 bar), ainda até mais preferivelmente 2400 kPa (24 bar).

[00029] O valor (absoluto) inferior da faixa de pressurização é preferivelmente 550 kPa (5,5 bar), mais preferivelmente tubulação 600 kPa (6 bar), até mais preferivelmente tubulação 650 kPa (6,5 bar) e ainda até mais preferivelmente 1000 kPa (10 bar).

[00030] A faixa de pressurização pode ser definida por qualquer combinação de valores estabelecidos inferiores e superiores, como especificados aqui.

[00031] A pressurização da tubulação durante o processo de bobinagem é alcançada por acionamento do pig em direção à extremidade de fuga da tubulação, de modo que a tubulação se torna enchida com água. O pig pode ser um pig inteligente e estar em qualquer evento dimensionado para ser acionado através do tubo por pressão de água aplicada atrás dele. Esse pig é equipado com vedações e um mecanismo de travamento remotamente operado de modo que ele possa ser usado para formar um tabique estanque a água perto da extremidade de fuga da tubulação. Esse arranjo de travamento e vedação permite que a tampa da extremidade de fuga seja removida, enquanto o pig, e a água atrás dele, sejam retidos no lugar para a operação de união de haste. Isso significa que a drenagem da tubulação é desnecessária. Os arranjos de vedação/travamento do pig são importantes, uma vez que a extremidade do tubo tem que ser mantida seca de modo a não comprometer a haste para a operação de união da haste (isto é, soldagem).

[00032] É preferido pressurizar a tubulação com água, já que é substancialmente incompressível e prontamente disponível no local. No entanto, seria também possível empregar outros fluidos como ar ou nitrogênio.

[00033] As figuras 2 e 3 ilustram a montagem de bobina 300 em mais detalhes.

[00034] A bobina girável 3 da montagem de bobina 300 é montada em mancais 33 que são suportados por uma estrutura de suporte 25. A bobina 3 compreende um cubo 22, no qual a tubulação 6 é enrolada, e dois flanges de extremidade 23 e 24. O flange 24 carrega um coletor em anel 21 que, em uma modalidade, fornece uma série de conexões de bomba de seis válvulas 28 disposta anularmente em torno do coletor 21. Cada conexão de bomba tem uma válvula de retenção respectiva não retornável. Radialmente para dentro do coletor 21 são fornecidas quatro aberturas de flange 26 através do que passam conectores de tubo para coletor 27 respectivos que são acoplados ao coletor 21 por condutos 34 que se estendem radialmente, respectivos. A provisão de conexões de múltiplas válvulas assegura que uma conexão esteja sempre acessível para conexão de uma bomba de pressurização independente da posição da bobina. A extremidade de direção da tubulação 6 é configurada para conexão para um dos conectores de tubo para coletor 27. Alternativamente (e menos preferivelmente) a conexão de extremidade de tubo poderia ser feita através de uma abertura no cubo da bobina, e dali para um coletor similarmente equipado dentro do cubo (não mostrado). Uma bomba 32 é acoplada a qualquer um selecionado dos conectores de bomba 28, selecionado. Também conectado ao coletor 21 está um acumulador 30, e uma unidade de monitoração de pressão sem fio 29.

[00035] A bomba 32 representa um sistema de bombeamento que incorpora uma bomba de alta capacidade para distribuir uma vazão capaz de encher o tubo dentro de uma escala de tempo razoável. Além disso, quando a pressão no tubo é para ser elevada para um valor absoluto final de pelo menos 2500 kPa (25 bar), a bomba de alta capacidade pode opcionalmente ser aumentada por uma bomba ou acumulador de alta pressão para compor a diferença entre a capacidade de pressão da bomba de alto volume que é geralmente na ordem de 1000 kPa (10 bar) e a pressão da tubulação desejada. Alternativamente, quando a pressão interna do tubo é aumentada para um valor absoluto final na faixa de 500 kPa (5 bar) para menos do que 2500 kPa (25 bar), a bomba de alta capacidade pode opcionalmente ser aumentada por um acumulador. Em cada caso, o acumulador 30 é pré-carregado para a pressão exigida do tubo. Isso assegura que a pressão possa ser mantida no nível exigido quando a bomba é desconectada durante operações de bobinagem/desbobinagem, que podem afetar o volume do tubo. (Uma vez que o tubo é completamente enchido com água, mudanças em volume relativamente pequenas podem levar a significantes mudanças em pressão). O acumulador 30 irá compensar tanto por pressão aumentada quanto diminuída e é ajustado com uma válvula de desligar 31 de modo que ele possa ser isolado de/conectado ao coletor 21 conforme necessário. Um monitor de pressão 29 é conectado ao arranjo de coletor 21 de modo que a pressão no tubo possa ser monitorada depois da bomba 32 estar desconectada antes da rotação da bobina para carga/lançamento de tubo. Para fornecer rotação da bobina, o monitor de pressão pode ser do tipo de transmissão sem fio.

[00036] A figura 4 mostra a extremidade de fuga de uma seção de tubo contendo um pig 41. Na extremidade à esquerda da seção de tubo é fornecida uma tampa de extremidade de fuga 43 conectada ao tubo via uma vedação 44. A tampa de extremidade de fuga 43 é fornecida com uma válvula de isolamento 45 desenhada para vedar a extremidade do tubo até a pressão de trabalho total. A válvula 45 também fornece um suspiro de ar e um dispositivo para checar as condições na tubulação 6 entre o pig 41 e a tampa da extremidade 43. No seu lado interno, a tampa de extremidade 43 tem um isolador 46 tendo uma mola de tampão 47, que para o pig 41 fora da extremidade de fuga. Uma passagem interna 48 permite que o ar seja ventilado através da tampa de extremidade 43 quando a válvula de isolamento 45 está aberta. A distância do isolador é tal que uma haste pode ser soldada a uma outra sem avariar o pig (isto é, distante o bastante da zona de calor afetada de modo que as capacidades de vedação de travamento do pig não sejam comprometidas).

[00037] Tendo estabelecido uma extensão inicial da tubulação 6 de uma pluralidade de seções de tubo por soldagem e cobertura de um número de hastes como mostrado na figura 5, o pig 41 é inserido na tubulação 6 na extremidade de direção, que é então fechada por uma tampa de extremidade de direção 61 como mostrado na figura 6. A tampa de extremidade de direção 61 é também fornecida com uma válvula de isolamento 64, e é desenhada para vedar o tubo até pressão de trabalho completa. A bomba de alta capacidade de uma estação de bombeamento 62 é então operada para bombear água através da tampa de extremidade de direção 61 para criar um fluxo de água 63 para avançar o pig 41 ao longo da tubulação 6 na direção de movimento 66 até alcançar a mola 47 do isolador 46 na tampa de extremidade de fuga 43, como mostrado na figura 7. Durante esse processo, a válvula de isolamento 45 na tampa de extremidade de fuga 43 é aberta para permitir que o ar adiante do pig 41 ventile para fora através da passagem interna 48. Isso assegura uma extensão de tubulação enchida com água (isto é, virtualmente livre de ar) para o processo de pressurização subsequente. Se exigido, o processo do pig 41 ao longo do tubo pode ser determinado do volume de água bombeado para dentro, e/ou via um sinal acústico a bordo. Quando o pig 41 alcança o isolador 46 na tampa de extremidade de fuga 43, perto da extremidade de fuga do tubo (por exemplo, cerca de ou substancialmente 2 metros para longe), o pig 41 é travado em posição pela hidráulica remotamente acionada a bordo. Se exigido, a bomba ou acumulador de alta pressão que pressuriza a tubulação para a pressão exigida, preferivelmente acima de 2500 kPa (25 bar) e, por exemplo, na faixa de 3000 kPa (30 bar) a 5000 kPa (50 bar). Alternativamente, para pressões elevadas na faixa definida por um valor inferior de 500 kPa (5 bar absoluto) e um valor superior que é abaixo de 2500 kPa (25 bar absoluto), depois do pig 41 estar travado em posição pela hidráulica remotamente acionada a bordo a bomba de alta capacidade então eleva a pressão da água para a pressão elevada exigida. No entanto, se exigido, a bomba de alta capacidade pode ser substituída por uma bomba ou acumulador de alta pressão que pressuriza a tubulação para a pressão exigida, para impedir ou minimizar enrugamento do forro quando a tubulação é enrolada na bobina 3. Em cada caso, uma vez que a pressão absoluta elevada desejada é alcançada, as válvulas de isolamento 45 da tampa da extremidade de fuga são então fechadas e a estação de bombeamento 62 desconectada, como ilustrado na figura 8, em preparação para bobinar.

[00038] Com o navio lançador de tubos 4 ancorado ao dique de carga de tubo 2, a extremidade de direção da tubulação 6 é então alimentada através do grampo de afastamento 11 do sistema de lançamento de tubo como mostrado na figura 1. O tubo sobe a rampa 10 através do tensor 12 e do alinhador 13 e, por conseguinte, sobre a calha 14 no topo da rampa e para baixo para a bobina 3. Aqui ele está conectado ao coletor do anel de pressurização 21 da bobina 3.

[00039] Alternativamente, a extremidade de direção da tubulação 6 pode contornar o grampo de afastamento 11, o tensor 12 e o alinhador 13 na rampa 10, e ser alimentada diretamente à bobina 3 energizada. Dessa maneira, o número de ciclos de flexão aos quais o tubo é submetido pode ser reduzido, que aumenta a duração de fadiga do serviço do tubo uma vez que menos disso é consumido durante o processo de bobinagem e instalação.

[00040] A pressão de pré-carga do acumulador montado na bobina 30 é então checada, ajustada se necessário, e sua válvula de fechamento 31 aberta para conectá-la ao coletor 21.

[00041] A extensão da tubulação 6 pressurizada é então enrolada à bobina do navio 3 até sua extremidade de fuga alcançar a estação de soldagem/revestimento na margem da extremidade do dique 9, como mostrado na figura 9. A tubulação 6 é então apertada no grampo de afastamento 11 do navio. Depois de isolar o acumulador, a tubulação 6 é despressurizada, a tampa da extremidade de fuga 43 é removida como mostrado na figura 10, e a próxima haste é então presa e soldada na extensão da tubulação. A nova junta 121 é então testada e revestida por NDT como esquematicamente ilustrado na figura 11.

[00042] Com referência agora à figura 12, a tampa da extremidade de fuga 43 é ajustada à nova extremidade de haste, e o pig 41 é liberado por operação da hidráulica a bordo remotamente acionada. Depois de conectar a bomba de alta capacidade 32 ao coletor 21, o pig 41 é bombeado contra a elevação da tampa da extremidade de fuga 46, como ilustrado na figura 13.

[00043] Como antes, o pig 41 é então travado em posição, e se exigido a bomba de alta capacidade 32 substituída por uma bomba de alta pressão e a tubulação 6 então repressurizada ao nível elevado correto na faixa definida pelo valor inferior de 500 kPa (5 bar absoluto) e o valor superior que é menor do que 2500 kPa (25 bar absoluto) ou na faixa tendo o limite inferior de pelo menos 2500 kPa (25 bar absoluto), por exemplo, 3000 a 5000 kPa (30-50 bar), conforme o caso pode ser. A estação de bombeamento 32 é então isolada e desconectada da bobina 3 e o acumulador 30 reconectado para manter a pressão no tubo durante o processo de bombeamento. Uma extensão de tubo igual em extensão à recentemente anexada à haste é então enrolada na bobina 3 de modo que a tubulação 6 se mova na direção da seta 65 até a extremidade de fuga estar outra vez na estação de soldagem/revestimento 9 como mostrado na figura 14. A tubulação 6 é outra vez apertada no grampo de afastamento 11 e o processo repetido até a quantidade exigida de tubo - exceto para a haste final - ter sido armazenada na bobina 3. A tampa de extremidade de fuga 43 é então removida (figura 15) e um captor de pig 181 ajustado à extremidade do tubo 90, como ilustrado na figura 16. O pig é então liberado, bombeado no captor 181 (figura 17) e removido. Na condição mostrada na figura 18, a tubulação 6 é então pressurizada para a pressão de bombeamento correta. A haste final é então enrolada na bobina 3 como mostrado na figura 19, e a tubulação então despressurizada.

[00044] Uma variante do método ilustrado e descrito com referência às figuras de 1 a 19 será referência à figura 20. Como antes, um número de hastes soldadas juntas e revestidas para formar uma extensão de tubulação inicial, tipicamente de 750 - 1.500 metros de comprimento, para enrolar na bobina de armazenagem 3. Um pig similar ao pig 41, mas incluindo uma passagem interna fechada por uma válvula de gatilho, é inserida na extremidade de direção da tubulação, a tampa da extremidade de direção 61 é ajustada e conectada a uma bomba de pressurização de alta capacidade 62, substancialmente como ilustrado na figura 6. Na extremidade de fuga da tubulação 6, é instalada a tampa de extremidade de fuga 43, com um isolador 46. No entanto, o isolador 46 inclui uma sonda de operação para abrir a válvula de gatilho. A válvula de isolamento 45 na tampa de extremidade de fuga 43 é aberta para permitir que o ar adiante do pig seja ventilado. A bomba de pressão baixa 62 é então usada para empurrar o pig através da tubulação 6 até apoiar no isolador 46, como indicado por uma elevação de pressão no tubo e a válvula de gatilho é aberta. Como antes, isso assegura uma extensão enchida de água e virtualmente livre de ar para o processo de pressurização subsequente. Se exigido, o progresso do pig ao longo da tubulação 6 pode ser determinado do volume de água bombeada na e/ou por meio de um sinal acústico a bordo.

[00045] O pig é então travado em posição por operação da hidráulica a bordo remotamente acionada. A válvula de fechamento na tampa de extremidade de direção 61 é então fechada. A bomba ou acumulador de alta pressão é então conectada à tampa de extremidade de fuga 43 e empregada para pressurizar a tubulação na pressão elevada exigida, isto é, dentro da faixa definida pelo valor inferior de 500 kPa (5 bar absoluto) e uma válvula superior que é abaixo de 500 kPa (5 bar absoluto), ou em uma faixa tendo o limite inferior de pelo menos 2500 kPa (25 bar absoluto), por exemplo, de 3000 a 5000 kPa (30-50 bar), como pode ser o caso. Nesse processo a pressão é aplicada através da tampa de extremidade 43 e a passagem através do pig 41, enquanto a válvula de gatilho é mantida aberta pela sonda de operação no isolador 46.

[00046] Uma vez que a tubulação alcançou a pressão desejada, a válvula 64 na tampa de extremidade de fuga 43 é fechada e a bomba ou acumulador de alta pressão desconectada.

[00047] Extensões adicionais de tubo podem então ser adicionadas como exigidas substancialmente como mostrado nas figuras 10, 11, 12 e 13, exceto que a operação de pressurização é executada como descrito acima com a bomba ou acumulador de alta pressão aplicando a alta pressão através da passagem interna no pig 41.

[00048] Uma vez que o tubo foi enrolado na bobina 3, o navio lançador de tubos 4 partirá para o local de trabalho offshore exigido.

[00049] Uma vez que o navio tiver alcançado o local de trabalho, a pressão interna do tubo pode ser checada e ajustada como necessário. Com o acumulador 30 conectado para manter o nível de pressão exigido, a tubulação 6 é então desenrolada para baixo na rampa 10 e no leito do mar da maneira convencional até a tubulação 6 ter sido deixada com sucesso. Finalmente, a tubulação é despressurizada.

[00050] As figuras 21a, 21b mostram uma vista lateral de uma forma preferida para o pig 41 das modalidades precedentes. O pig é preferivelmente um pig inteligente compreendendo um corpo alongado 41a, em cada extremidade que é montada uma montagem de vedações de disco estritamente espaçadas 41b. Essas vedações podem ser na forma de discos de poliuretano. Esses discos atuam para guiar o pig através do tubo e também servem para limitar a quantidade de água que vaza além do pig durante a operação de enchimento da tubulação, para assegurar que o pig seja eficientemente deslocado através da tubulação.

[00051] Além disso, um par de dispositivos de engate é localizado em uma porção central do corpo alongado 41a. Cada tal vedação compreende um disco de travamento compressível 41c sanduichado entre uma placa fixada 41d e uma placa móvel 41e. Quando a placa móvel 41e é deslocada em direção à placa fixada 41d, o disco de travamento 41c é achatado, o que faz com que sua superfície circunferencial externa abaúle para fora e engate fortemente com a superfície de parede interna da tubulação, travando desse modo o pig em posição e fornecendo uma vedação estanque a fluido.

[00052] Em operação, o pig de isolamento é acionado através da tubulação usando pressão de água aplicada em uma extremidade (a extremidade à direita nas figuras 21a, 21b). Um colar de recepção de transmissão 100 é anexado em torno da tubulação em um local adjacente à capa de extremidade onde o tubo é para ser travado em posição. Uma vez que o pig tiver alcançado esse local, um receptor energizado por bateria 101 a bordo o pig detecta um sinal de pulso magnético do colar 100 ajustado em torno do tubo e faz com que a vedação a jusante (isto é, a uma para a esquerda nas figuras 21a, 21b) seja acionada e trave o pig nessa posição, usando a pressão da água na tubulação a montante do pig para acionamento. Ao mesmo tempo, o receptor 101 faz com que um circuito hidráulico a bordo (não mostrado nas figuras 21a, 21b) acione a vedação a montante com um pequeno cilindro hidráulico (também não mostrado). Dessa maneira, o pig é eficientemente travado no local dentro da tubulação e uma vedação é formada para isolar as seções internas do tubo, a montante e a jusante do pig.

[00053] O espaço entre a tampa de extremidade 43 e o pig pode agora ser despressurizado. Um sensor de pressão 102 a bordo do pig no espaço entre os dispositivos de engate fornece uma leitura de pressão que é recebida pelo colar receptor do transmissor 100, anexado à tubulação 6, e retransmitido para um computador portátil externo (não mostrado). A pressão é monitorada para estabelecer se foi formada uma vedação com sucesso.

[00054] Se a pressão permanece constante, então a vedação fornecida pelos dispositivos de engate foi bem sucedida. Se a pressão diminui, então pode ser deduzido que a vedação a jusante é ineficiente. Se a pressão sobe, pode ser estabelecido que a vedação a montante é ineficiente. Se quaisquer dos dispositivos de engate não foram assentados corretamente, então eles serão desacionados, usando o circuito hidráulico a bordo do pig, e adicionais tentativas serão feitas para travar o pig em posição para formar uma vedação eficiente.

[00055] Uma vez que uma vedação eficiente foi estabelecida e o tubo a jusante do pig foi ventilado através da tampa de extremidade, a tampa de extremidade é removida de modo que a soldagem associada à próxima seção de tubulação pode ser feita.

[00056] Depois da soldagem ter sido completada com sucesso, o pig é destravado através do envio de um sinal do colar do tubo para desacionar os dispositivos de engate, e é bombeado através do local da próxima soldagem associada, e o processo é repetido.

[00057] Uma vez que a fabricação de tubulação foi completada, o pig é recuperado por bombeamento dele para um receptor de pig conectado à extremidade da base cilíndrica da tubulação. Se o suprimento de bateria a bordo para o pig ou o sistema hidráulico falhar em qualquer ponto, o pig é disposto de modo que ele esteja a prova de falhas para um modo de isolamento. O pig pode então ser removido da tubulação por pressurização da extremidade a jusante da tubulação, causando um diferencial de pressão adequado para deslocar o mecanismo de vedação a prova de falhas, permitindo que o pig seja bombeado a jusante e removido da linha de uma maneira controlada.

[00058] De acordo com uma modificação, um pig de fricção é usado no local do pig inteligente. Como mostrado na parte seccional, na vista lateral da figura 22, o pig de fricção 41' compreende um corpo alongado central 41'a, em que em cada extremidade é montada uma montagem de vedações de disco estritamente espaçadas 41'b. Como no caso do pig inteligente, essas vedações podem ser na forma de discos de poliuretano. Esses discos atuam para guiar o pig de fricção através da tubulação 6.

[00059] Quando uma pressão diferencial entre zero e uma pressão relativamente pequena, tal como 400 kPa (4 bar), atua através do pig, o engate friccional entre os discos e a parede da tubulação impede o pig de se mover; no entanto, quando a ação da pressão diferencial excede essa quantidade limite (tipicamente 400 kPa (4 bar)), a resistência friccional é superada e o pig é deslocado dentro da tubulação 6. A pressão diferencial limite é ajustada em um valor para resistir à pressão hidrostática devido ao cabeçote de água na tubulação do ponto alto onde a tubulação passa e sobre a calha/guia 14 (figura 1).

[00060] Essencialmente, o pig de fricção é usado da mesma maneira que o pig inteligente, descrito em detalhes com referência às figuras 1 a 19, e em particular a sequência de etapas de operação descrita nas figuras 5 a 19, com a uma diferença que o pig é travado em posição perto da extremidade de fuga da tubulação, para suportar a pressão fluida que é aplicada subsequentemente, apoiada contra a tampa de extremidade de fuga 43, especificamente apoiada contra sua mola de tampão no isolador (ambas mostradas diagramaticamente na figura 22) da tampa de extremidade 43. Por conseguinte, a própria tampa de extremidade suporta a pressão interna aplicada, ou substancialmente a quantidade de pressão total, em vez do engate friccional justo com a parede da tubulação no caso do pig inteligente.

Claims

Método para enrolar uma tubulação (6) em uma bobina (3), a tubulação (6) tendo um forro metálico interno resistente à corrosão que é fortemente ajustado dentro de um tubo externo que é menos resistente à corrosão, o método compreendendo as operações de:
- a) bombear, por meio de fluido pressurizado, um plugue móvel ao longo de uma extensão de tubulação (6) em direção à extremidade de fuga de modo que a extensão da tubulação (6) seja cheia com fluido;
- b) travar o plugue próximo à extremidade de fuga da extensão da tubulação (6);
- c) pressurizar o fluido a uma pressão absoluta dentro de uma faixa definida por um valor inferior de 500 kPa (5 bar);
- d) enrolar a dita tubulação (6) em uma bobina (3) enquanto uma pressão absoluta dentro da dita faixa é mantida dentro da tubulação (6);
- e) despressurizar a dita tubulação (6); e
- f) unir uma seção da tubulação adicional à extremidade de fuga seguida por repetição de operações de bombeamento, travamento, pressurização e enrolamento;
caracterizado pelo fato de que a pressão absoluta na tubulação (6) é mantida em um nível na faixa de 500 kPa (5 bar) a menos de 2500 kPa (25 bar) conectando um acumulador à tubulação (6) durante a operação de enrolamento, o acumulador sendo montado na bobina de lançamento de tubos (3).
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as etapas a) e c) são executadas por bombeamento do fluido para uma extremidade de direção da tubulação (6).
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um adicional acumulador é fornecido na extremidade de fuga da tubulação (6) para manter a pressão da tubulação (6) durante alimentação da extremidade de direção da tubulação (6) na bobina (3) de lançamento de tubos.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito fluido é água.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o plugue é um pig inteligente (41) que é operável para ser engatado com a parede da tubulação (6), para travar o plugue perto da extremidade de fuga da extensão da tubulação (6).
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o plugue é um pig de fricção (41) que engata friccionalmente com a parede da tubulação (6), mas cujo engate friccional é superado, para mover o pig (41) ao longo da tubulação (6), quando a etapa a) é executada, e em que o pig (41) é travado em posição perto da extremidade de fuga da extensão da tubulação (6) na etapa b), através de apoio contra uma tampa de extremidade (43) segurada à extremidade de fuga da tubulação (6), a tampa de extremidade (43) sendo removida da tubulação (6) antes da etapa e).
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, depois da etapa f) ter sido executada para a última seção de tubulação ser unida à tubulação (6), a tubulação (6) é subsequentemente lançada da bobina (3) enquanto a pressão fluida dentro da tubulação (6) toda é mantida, na faixa definida pelo valor inferior de 500 kPa (5 bar absoluto) e pelo valor superior de menos que 2500 kPa (25 bar absoluto), depois que a tubulação (6) é despressurizada.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a adicional seção de tubulação é unida à extremidade de fuga da extensão da tubulação (6) por soldagem na etapa f), o plugue sendo travado em uma distância da extremidade de fuga da extensão da tubulação (6) na etapa b) que impede dano ao plugue durante a soldagem da adicional seção de tubulação (6).
Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita distância é de cerca de 2 metros.