MXPA97001759A - Sistema de proteccion para tuberia - Google Patents

Abstract

Se describen modalidades de un sistema para la protección de una tubería, las cuales pueden utilizarse para proteger las secciones de tubería de los efectos de la oxidación, corrosión y daño físico o erosión. Se proporcionan dos cubiertas semicilíndricas, huecas, las cuales pueden ser colocadas alrededor de la sección de la tubería que va a ser protegida. La aleación de cobre/níquel estáunida a las superficies exteriores de las cubiertas, debido a que la aleación de cobre/níquel es significativamente más resistente a la oxidación y corrosión que el acero del cual se hace comúnmente la tubería. Hay rebordes los cuales se proyectan hacia adentro desde los extremos de las cubiertas. Los bordes delas cubiertas están soldados juntos longitudinalmente y los rebordes están soldados circunferencialmente a la tubería. Las soldaduras longitudinales están cubiertas con una tapa de cobre/níquel para evitar la oxidación o corrosión de la soldadura longitudinal.

Description

SISTEMA DE PROTECCIÓN PARA TUBERÍA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona por lo general con el campo de tuberías y más particularmente con un sistema para proteger porciones de tales tuberías, las cuales son sometidas a degradación excesiva debido a la exposición a condiciones ambientales particulares.

INFORMACIÓN DE LOS ANTECEDENTES En todo el mundo hay miles de kilómetros de tuberías que transportan líquidos y gases en el rango de suspensiones de hulla a gas natural. En la mayoría de los casos, estas tuberías se hacen de secciones de metal cilindricas, huecas colocadas de extremo a extremo con las juntas entre las secciones soldadas. Tales tuberías se colocan en terreno variable y bajo diversas circunstancias. Algunas secciones de la tubería están por arriba de la superficie de la tierra y algunas están enterradas. En otros casos, las secciones de tubería corren a través de pantanos o a lo largo del fondo de cuerpos de agua relativamente profundos. Los diámetros de la tubería son casi estándar, pero están en el rango en tamaño de 132.08 centímetros a 2.54 centímetros o 5.08 centímetros (cincuenta y dos pulgadas a una o dos pulgadas) . Para suplementar los suministros de gas y petróleo, los cuales pueden tener acceso en la tierra, un número en aumento de fuentes de petróleo y gas están siendo perforados los cuales están mar adentro. Debido a que los métodos de perforación y bombeo comunes no pueden ser utilizados para estas fuentes submarinas, las plataformas se erigen sobre el sitio y se soportan cerca de la superficie sobre patas. El petróleo y gas es llevado a la superficie por medio de tuberías de subida, las cuales proporcionan el transporte del petróleo o gas ya sea desde una tubería subterránea o desde la cabeza de un pozo a la superficie. La mayoría de las tuberías de subida, como la mayoría de las tuberías, se hacen de secciones cilindricas de tubo de acero, las cuales están soldadas juntas en sus extremos. Las tuberías de subida comúnmente corren cerca a y paralelas con una de las patas, las cuales soportan la plataforma y están unidas a la pata. Las secciones de tuberías de subida ubicadas en la línea del agua son particularmente susceptibles a la corrosión y otra degradación. Tales secciones de tubería de subida forman la transición entre el agua salada del mar y el aire a medida que mueven el petróleo y el gas a la plataforma. Debido a la acción de las olas y la marea, las secciones de transición de las tuberías de subida están expuestas a un ciclo continuo de inmersión en agua salada oxigenada fuertemente y al aire, lo cual aumenta en gran medida los efectos de oxidación y corrosión. En muchos casos, el fluido que fluye a través de una tubería de subida está suficientemente caliente, de tal manera que la temperatura de la sección de salida de la tubería de subida puede estar tan caliente como 76.66 grados centígrados (170 grados F) y las velocidades a las cuales ocurren las reacciones químicas las cuales provocan la oxidación y corrosión, son significativamente mayores a esta temperatura mayor que las velocidades a las que estarían a las temperaturas ambiente del aire y el agua. Además, las tuberías de subida transicionales están más sometidas al crecimiento marino tal como bálanos y tal crecimiento marino con frecuencia oculta productos químicos corrosivos. El crecimiento marino sobre las tuberías de subida también aumenta el área de sección transversal efectiva de la tubería de subida, la cual aumenta la tensión sobre la plataforma debido a la presión del viento y el agua contra las tuberías de subida. La presente invención dirige los problemas de dificultad que se relacionan con la protección de tales tuberías de subida de transición y otras secciones de tuberías sometidas a efectos de degradación aumentados similares. Los problemas más significativos son las velocidades aumentadas de corrosión y oxidación. Por lo menos un método de refuerzo de tubería, la cual debe ser utilizada para la protección de las tuberías de subida de transición ha sido patentado. La patente de López et al (Patente de los Estados No. 5,079,824; enero 14 1992) describe un método de refuerzo de una tubería basado en secciones de camisa semicilíndricas, las cuales pueden ser colocadas sobre y alrededor de una sección del área de tubería. Los extremos de las secciones de camisa están perforados, de tal manera que hay un espacio abierto encerrado dentro de la camisa entre la superficie interior de la camisa y la superficie exterior del tubo. Las secciones de camisa entonces pueden ser soldadas juntas y la camisa soldada al tubo en sus extremos. Los acoplamientos se proporcionan en las paredes de las secciones de la camisa de tal manera que una resina puede ser bombeada dentro del espacio abierto entre el tubo y la camisa para formar un sello dentro de la camisa. Esta solución sería muy temporal cuando mucho, ya que la camisa sería por lo menos sometida a la corrosión y oxidación como el tubo. La presente invención es un sistema de protección de tubería, el cual es único, original y cumple la necesidad para un método nuevo y mejorado de protección de tuberías de subida transicionales y otras secciones de la tubería sometidas a efectos ambientales de degradación similares. El sistema de protección de tubería ideal debe proporcionar un método de protección de las tuberías de subida de transición de los efectos de oxidación, corrosión y otra degradación provocada por su ubicación. El sistema de protección de tubería ideal también debe evitar o disminuir los efectos negativos del crecimiento de la vida marina sobre las tuberías de subida de transición. El sistema de protección de la tubería ideal también debe ser fácil de instalar utilizando herramientas y equipo fácilmente disponibles. El sistema de protección de tubería ideal también debe ser duradero y requiere poco o ningún mantenimiento. El sistema de protección de tubería ideal también debe ser sencillo de utilizar, no complicado, compacto y barato.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El sistema de protección de tubería de la presente invención, proporciona un par de cubiertas idénticas creadas para cada sección de la tubería de subida de transición que va a ser protegida. Las cubiertas se hacen de láminas planas de acero a las cuales se unió una capa delgada de una aleación de cobre y níquel. La aleación está unida al lado de las hojas de acero, las cuales formarán el exterior de las cubiertas utilizando un proceso conocido como de colaminación o explosiva. Este es el proceso por el cual se hacen las monedas "intercaladas" tales como los cuartos. Las hojas son laminadas para formar la forma de un semicilindro que tiene un diámetro interior ligeramente mayor que el diámetro exterior del tubo de la tubería de subida que va a ser protegida. Los extremos de las hojas semicilíndricas se laminan entonces hacia adentro de tal manera que se forma una superficie curva que tiene un diámetro interior casi igual al diámetro exterior del tubo de la tubería de subida. Una placa soldada está fija a un borde de cada cubierta a lo largo de la superficie interior del borde y se proyecta más allá del borde . Las dos placas se colocan alrededor del área de transición de una tubería de subida. Las placas se hacen de acero por lo menos tan fuerte y gruesas como el acero del cual se hace el tubo de la tubería de subida y tienen un diámetro interior ligeramente mayor que el diámetro exterior del tubo de la tubería de subida. Las cubiertas son lo suficientemente largas de tal manera que cubren la tubería de subida en el área, la cual regularmente está expuesta tanto al aire como al agua. Entonces las cubiertas se sueldan entre sí y las partes superiores e inferiores de las cubiertas se sueldan al tubo de la tubería de subida. Las placas de soldadura proporcionan un lugar para colocar la soldadura en el caso de que la tubería de subida esté ligeramente deformada o las cubiertas no se fijen exactamente alrededor del tubo de la tubería de subida por cualquier otra razón. Las dos soldaduras que unen las dos cubiertas entonces se recubren o tapan con una soldadura de aleación de cobre/níquel . La soldadura de cobre/níquel es mucho menos susceptible a la corrosión y oxidación que el acero del cual se hace el tubo de la tubería de subida y de esta forma sirve para proteger el tubo. La aleación de cobre/níquel también es durable, flexible y lo suficientemente fuerte para resistir el desgaste y desgarre físicos provocados por colisiones con objetos flotantes transportados por el mar y botes. Además, la aleación de cobre/níquel es más resistente al crecimiento marino que el acero y tal crecimiento puede ser más fácilmente limpiado de la aleación que del acero. Aunque el sistema de protección de la tubería se describe, como se utiliza para proteger las secciones de transición de las tuberías de subida, también debe ser utilizado para proteger otras secciones de la tubería, las cuales se someten a la degradación por encima del promedio anterior. Otro de los objetivos principales de la presente invención, es el de proporcionar un método para proteger las tuberías de subida de transición de los efectos de la oxidación, corrosión y otra degradación. Otro objetivo del sistema de protección de la tubería es el de evitar o disminuir los efectos negativos del crecimiento de la vida marina sobre las tuberías de subida de transición . Otro objetivo del sistema de protección de la tubería, es para proporcionar protección para las secciones de la tubería de subida de transición, el cual sea suficientemente durable, flexible y fuerte para resistir el daño físico. Otro objetivo del sistema de protección de tubería es para proporcionar un medio de protección para las secciones de tubería de subida de transición, las cuales requieren poco o ningún mantenimiento. Otro objetivo del sistema de protección de la tubería es para proporcionar un ambiente, el cual es sencillo de utilizar, sin complicar, compacto y barato. Estas y otras características de la invención se volverán aparentes, cuando se toman en consideración con la siguiente descripción detallada y los dibujos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva de una forma preferida de un sistema de protección de tubería de la presente invención en operación; la Figura 2 es una vista en sección de una forma preferida de la presente invención, tomada a lo largo de la línea 2-2 de la Figura 1 ; la Figura 3 es una vista detallada de una porción de la Figura 2; la Figura 4 es una vista en sección de una forma preferida de la presente invención, tomada a lo largo de línea 4-4 de la Figura 1; y la Figura 5 es la misma vista que la Figura 4 que muestra una segunda modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE UNA MODALIDAD PREFERIDA Con referencia a los dibujos, en las Figuras 1 a 4, se muestra una forma preferida del sistema de protección para tubería que ejemplifica la presente invención. La figura 5 muestra una segunda modalidad de la presente invención. Con referencia a la Figura 1, se muestra una vista en perspectiva de una forma preferida de la presente invención en operación. Una tubería de subida 2 se muestra en líneas ocultas y representa una sección del tubo de la tubería de subida ubicado en el área de transición entre el aire y el agua. La línea de agua 4 también se muestra en líneas ocultas. La línea de agua 4 se muestra en su posición promedio en relación con la tubería de subida 2. Dos cubiertas idénticas 6 se colocan alrededor de la tubería de subida 2 centrada casi en la línea del agua 4. Las cubiertas 6 son de suficiente longitud de tal manera que el nivel común elevado y bajo de la línea del agua 4 está entre las partes superiores y las partes inferiores de las cubiertas 6. Ahora con referencia a la Figura 2, la vista en sección de una forma preferida de la presente invención se muestra tomada a lo largo de la línea 2-2 de la Figura 1. Cada una de las cubiertas 6 tiene la forma general de un semicilindro hueco que tiene un diámetro interior ligeramente mayor que el diámetro exterior de la tubería de subida 2, de tal manera que hay un espacio anular entre la tubería de subida 2 y las cubiertas 6. Cada una de las cubiertas 6 tiene un reborde 8 semicircular a lo largo de su parte superior y su parte inferior, el cual se curva hacia adentro y se separa de la superficie exterior de las cubiertas 6. El diámetro interior del reborde 8 es aproximadamente el mismo que el diámetro exterior de la tubería de subida 2. Una pluralidad de separadores 10 están unidos por sus bordes exteriores a la superficie interior de las cubiertas 6. Los separadores 10 son suficientemente gruesos y separados de tal manera que cuando las cubiertas 6 están colocadas alrededor de la tubería de subida 2, los bordes interiores de los separadores 10 se colocan contra la superficie exterior de la tubería de subida 2 y evitan que la superficie interior del reborde 8 toque a la tubería de subida 2. La posición y espesor de los separadores 10 crean un espacio 12 entre el borde interior del reborde 8 y la superficie exterior de la tubería de subida 2. Una placa soldada 14 está unida a un borde vertical de cada una de las cubiertas 6 y corre en la mayoría de la longitud de la superficie interior del reborde. Una serie de soldaduras circunferenciales 16 se une a los rebordes 6 en los rebordes 8 a la tubería de subida 2. Ahora con referencia a la Figura 3 , se muestra una vista en sección detallada de uno de los rebordes 8 en una de las cubiertas 6. Los separadores 10 crean un espacio 12 entre el borde interior del reborde 8 y la superficie exterior de las tuberías de subida 2 que proporcionan una soldadura 16 circunferencial más fuerte. La superficie exterior de ambas de las cubiertas 6 se recubre con una aleación 18. Las aleaciones 18 no cubren el reborde 8. Ahora con referencia a la Figura 4, se muestra una vista en sección del sistema de protección de la tubería de la presente invención, tomada a lo largo de la línea 4-4 de la Figura 1. Los bordes verticales de las cubiertas 6 incluyen cada uno un ahusamiento 22. Los ahusamientos 22 permiten una soldadura 24 longitudinal en forma de "V", la cual une las cubiertas 6 a lo largo de sus bordes. Una placa 14 de soldadura está unida a cada una de las cubiertas 6 a lo largo del borde 20. Las placas de soldadura 14 se proyectan desde los bordes verticales de las cubiertas 6 para formar una plataforma sobre la cual se colocan las soldaduras longitudinales 24 en el caso de que las cubiertas 6 no se ajusten perfectamente alrededor de la tubería 2 de salida. Una tapa 26 es una soldadura utilizando material de aleación. Las tapas 26 sobre cada una de las soldaduras longitudinales 24 y la aleación 18 forman el revestimiento, el cual encierra completamente las superficies verticales exteriores de las cubiertas 6 y sus soldaduras 24 longitudinales de unión. Ahora con referencia a la Figura 5, se muestra una vista en sección mostrando la misma vista que la Figura 4; pero que muestra otra modalidad de la presente invención. Esta segunda modalidad muestra la configuración del sistema de protección para la tubería como podría utilizarse para proteger una sección de tubo horizontal en lugar de una tubería de subida vertical. Esta modalidad es idéntica, excepto que una cubierta 7 inferior remplazaría a una de las cubiertas 6. Las cubiertas 7 formarían la mitad inferior de la cubierta protectora y los bordes estarían horizontales como se muestra en 30 en lugar de tener un ahusamiento 22.

Este borde horizontal 30 proporcionaría una mejor superficie para la soldadura. En la modalidad preferida del sistema de protección de la tubería, las cubiertas 6 se hacen de láminas planas de acero que tienen el mismo espesor o mayor espesor y resistencia que la sección que la tubería de subida 2 que va a ser protegida. La aleación 18 está unida a las láminas planas de acero utilizando un proceso conocido como unión explosiva o colaminación, la cual une permanentemente la aleación 18 al acero sin el uso de pegamento, epoxi u otro adhesivo el cual puede deteriorarse o romperse libremente. Las láminas de acero las cuales forman las cubiertas 6 entonces de enrollan en la forma de semicilindros que tienen un diámetro interior ligeramente mayor que el diámetro exterior de la tubería de subida 2 que va a ser reparada. Los extremos de las láminas de acero entonces se enrollan hacia adentro para formar los rebordes 8 curvos como se muestra en la Figura 3. La placa de soldadura 14 también se hace de acero. Las soldaduras circunferenciales 16 y las soldaduras longitudinales 24 deben cumplir con diversas normas aplicables . En la modalidad preferida de la presente invención, los separadores 10 se fabrican de nylon o poliuretano y se unen al interior de las cubiertas 6, pero pueden utilizarse otros métodos de separación utilizando otros materiales. La aleación 18 se hace de 90% de cobre y 10% de níquel; sin embargo, estos porcentajes podrían estar en el rango de 20% de cobre y 80% de níquel a los porcentajes indicados. También es posible que otras aleaciones u otros metales puedan ser utilizados con la condición de que tengan el requisito de resistencia a la oxidación, corrosión y desgaste y desgarre físico y puedan ser unidas al acero con suficiente resistencia. Las tapas 26 se crean por soldadura con una aleación hecha de 70% de cobre y 30% de níquel, sin embargo, pueden utilizarse otros materiales y porcentajes con la condición de que tengan el requisito de resistencia a la oxidación, corrosión y desgaste y desgarre físicos. Aunque las modalidades preferidas de esta invención han sido mostradas y descritas en lo anterior, será aparente para aquellos con habilidad en la técnica que diversas modificaciones pueden hacerse en estas modalidades, sin apartarse del espíritu de la presente invención. Por esta razón, el alcance de la invención está establecido en las siguientes reivindicaciones: Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Un método mejorado para proteger una tubería, donde la tubería consiste de secciones cilindricas, metálicas, huecas de la oxidación, corrosión y daño físico o erosión, caracterizado porque comprende las etapas de: (i) fabricar una lámina de metal que tiene el mismo espesor y características que la tubería que va a ser protegida; (ii) unir una capa de una aleación, la cual es resistente a la oxidación, corrosión y daño físico o erosión a la hoja de metal; (iii) enrollar la hoja de metal con la aleación unida, en 1; forma de un semicilindro que tiene un diámetro interior ligeramente mayor que el diámetro exterior de la tubería que va a ser protegida y con la aleación unida en el exterior del semicilindro; (iv) enrollar los dos extremos de la lámina de metal hasta que se forma un reborde curvo, el cual es anular y el cual tiene un diámetro interior aproximadamente igual al diámetro exterior de la tubería que va a ser protegida para crear una cubierta; (v) colocar dos de las cubiertas alrededor de la sección de la tubería que va a ser protegida, de tal manera que las dos cubiertas forman un cilindro hueco, que tiene un eje longitudinal igual que el eje longitudinal de la tubería que va a ser protegida y hay un espacio anular entre las superficies interiores de las cubiertas y la superficie exterior de la tubería; (vi) soldar las dos cubiertas juntas longitudinalmente a lo largo de sus bordes,- y (vii) soldar los dos extremos del cilindro hueco formado por las cubiertas circunferencialmente a la tubería que va a ser protegida; por lo que dos cubiertas semicilíndricas, huecas se crean las cuales pueden ser soldadas juntas y a la tubería que va a ser protegida y la aleación unida a la superficie exterior de las cubiertas que protegen a las cubiertas y la tubería de la oxidación, corrosión y daño físico o erosión.

2. El método de protección de una tubería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación es una aleación de cobre y níquel.

3. El método de protección de una tubería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una tapa de soldadura de la aleación se crea sobre la soldadura longitudinal .

4. El método de protección de una tubería de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la aleación es una aleación de cobre y níquel.

5. Un sistema mejorado para proteger tubería, donde la tubería consiste de secciones cilindricas de metal, huecas, de la oxidación, corrosión y daño físico o erosión, caracterizado porque comprende: (i) dos cubiertas semicilíndricas, huecas que tienen un diámetro interior ligeramente mayor que el diámetro exterior de la tubería que va a ser protegida y capaz de ser colocada alrededor de la sección de la tubería que va a ser protegida, de tal manera que las dos cubiertas forman un cilindro hueco que tiene un eje longitudinal igual que la tubería longitudinal y hay un espacio anular entre la superficie interior de las cubiertas y la superficie exterior de la tubería; (ii) rebordes circulares en los extremos de las cubiertas, los cuales se curvan hacia adentro desde la superficie exterior de las cubiertas a la superficie exterior de la tubería que va a ser protegida, de tal manera que el área de la tubería que va a ser protegida puede estar completamente encerrada por las cubiertas y los rebordes; y (iii) una aleación la cual es resistente a la oxidación, corrosión y daño físico o erosión, el cual está unido a las superficies exteriores de las cubiertas y los rebordes ,- por lo que dos de las cubiertas pueden ser colocadas alrededor de un área de tubería que va a ser protegida y las cubiertas crean un espacio anular entre la superficie interior de las cubiertas y la superficie exterior de la tubería; las dos cubiertas pueden estar soldadas juntas longitudinalmente a lo largo de sus bordes adyacentes y los rebordes pueden estar soldados circunferencialmente a la tubería; y la aleación proporciona una cubierta protectora alrededor del área de la tubería que va a ser protegida, la cual es resistente a la oxidación, corrosión y daño físico o erosión.

6. El sistema para proteger la tubería de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la aleación es una aleación de cobre y níquel.