BR112014023306B1

BR112014023306B1 - montagem de selo para uma conexão tubular

Info

Publication number: BR112014023306B1
Application number: BR112014023306-3A
Authority: BR
Inventors: Havard Knut Bekkevold; Chance Ray Mullins
Original assignee: Fmc Kongsberg Subsea As
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2020-10-27
Also published as: AU2013234446A1; NO334004B1; WO2013139729A3; NO20120332A1; SG11201405873TA; AU2013234446B2; WO2013139729A2; US20150108723A1; EP2828560B1; EP2828560A2

Abstract

MONTAGEM DE SELO PARA UMA CONEXÃO TUBULAR. A invenção se refere a uma montagem de selo (1) para uma conexão tubular que compreende o seguinte: a primeira parte (2) tem pelo menos uma costela saliente (18) que se estende pelo menos parcialmente ao longo da sua circunferência externa, e a segunda parte (3) é disposta para ser presa na primeira parte, a segunda parte é disposta em pelo menos um recesso (16) em sua superfície interna, cujo recesso (16) é adaptado para receber a costela saliente (18), quando a primeira (2) e segunda (3) partes são conectadas, e o recesso (16) tem uma área transversal maior do que aquela ocupada pela costela saliente (18) no recesso (16), de modo que a primeira (2) e segunda (3) partes são conectadas, ficando livres para se mover entre si em pelo menos uma direção.

Description

Campo da invenção

[001] A invenção se refere a uma montagem de selo para ser utilizado em conexões entre elementos tubulares, como elevações, cubos, módulos, linhas de fluxo, conectores ou similares. A montagem do selo se aplica, em particular, a operações submarinas.

Fundamentos da Invenção

[002] O estado da técnica apresenta soluções que fazem uso de um único selo metal-metal em uma infinidade de operações submarinas. Em vista de consumidores cada vez mais exigentes, vem sendo necessária a introdução de um selo secundário em operações submarinas. As condições atuais das operações supra são preenchidas com o uso de um selo de elastômero adicional. O referido selo apresenta limitações naturais na forma de compatibilidade química e variação de temperatura. A patente norueguesa NO332742B apresenta um exemplo de solução do estado da técnica sobre um único selo metal-metal e um selo de elastômero adicional. A patente supracitada se refere a uma junta tubular que compreende o primeiro e segundo elementos tubulares, um anel de selo metálico criado para formar um selo primário e posicionado entre os membros tubulares e um selo adicional radialmente para fora do selo principal.

[003] Pelas razões acima, existe a dificuldade de se propor um selo, com vedação metal-metal, que não é danificado durante a elaboração de conexões. Os selos que compreendem um único elemento de selo podem apresentar baixa tolerância em relação aos desalinhamentos entre as duas partes que são conectadas devido à rigidez do selo. Isto também dificulta propor um sistema de dupla vedação metal-metal. Caso o grau de desalinhamento seja elevado, o selo pode ser danificado, isto é, quando não vedado corretamente, ou podem ser danificadas as conexões em uma ou nas duas partes em que são conectadas.

[004] A invenção tem como objetivo propor uma montagem de selo que confere certo grau de movimento relativo sem danificar o selo, além de propor uma montagem de selo mais segura que pode ser utilizada como uma montagem de selo metal-metal.

Resumo da invenção

[005] A invenção é descrita e se caracteriza pelas reivindicações independentes, enquanto que as reivindicações dependentes descrevem outras características da invenção.

[006] A invenção, como já foi dito, refere-se a uma montagem de selo de uma conexão tubular que compreende o seguinte: - a primeira parte tem pelo menos uma costela saliente que se estende pelo menos parcialmente ao longo da sua circunferência externa, e - a segunda parte é disposta para ser presa na primeira parte, a segunda parte é disposta em pelo menos um recesso em sua superfície interna, cujo recesso é adaptado para receber a costela saliente, quando a primeira e segunda partes são conectadas, e o recesso tem uma área transversal maior do que aquela ocupada pela costela saliente no recesso, de modo que a primeira e segunda partes são conectadas, ficando livres para se mover entre si em pelo menos uma direção. Na invenção, a montagem do selo confere movimentos relativamente menores entre a primeira parte e segunda parte da montagem do selo, propiciando uma vedação dupla entre a montagem do selo e as extremidades tubulares em cujo meio a montagem do selo deve ser posicionada. Desta forma, propicia-se uma vedação dupla, até um duplo selo metal-metal, entre o interior dos elementos tubulares e as adjacências.

[007] A montagem do selo é, preferivelmente, utilizada na conexão entre o primeiro elemento tubular e o segundo elemento tubular, como tubos, elevações, cubos, módulos, linhas de fluxo, conectores ou similares. O primeiro elemento tubular apresenta uma extremidade tubular que pode ser disposta na primeira cavidade do selo apresentando o primeiro e segundo ombros. Semelhantemente, o segundo elemento tubular apresenta a segunda extremidade tubular que pode ser disposta na segunda cavidade do selo apresentando o primeiro e quarto ombros. Os ombros são preferivelmente configurados para receberem ombros de correspondência complementar dispostos na primeira e segunda parte da montagem do selo. A conexão entre os ombros na extremidade tubular e montagem do selo propiciam a conexão da vedação.

[008] A costela saliente pode ser aquela estendida ao longo da circunferência integral da primeira parte ou uma, duas ou uma série de costelas estendidas pelo menos parcialmente ao longo da circunferência externa da primeira parte.

[009] Em uma modalidade, o recesso da segunda parte é adaptado para receber a costela saliente. O recesso pode ter qualquer forma, porém, em uma modalidade, ele pode apresentar a mesma forma, ou similar, que a da costela saliente, e preferivelmente maior em todas as direções, radial e axial, ficando a segunda parte livre para se mover em relação à primeira parte, quando a primeira e segunda partes são conectadas. Nesta modalidade, a área transversal da segunda parte é maior em todas as direções do que aquela ocupada pela costela saliente no recesso, quando a primeira e segunda partes são conectadas. A extensão radial do recesso, isto é, a profundidade, pode ser maior do que aquela, ou seja, a altura, da costela saliente, e/ou a extensão axial, isto é, a largura, do recesso pode ser maior do que a extensão axial, ou seja, a largura, da costela saliente.

[010] Em outra modalidade, a segunda parte pode ser disposta em pelo menos uma seção estendida pelo menos parcialmente ao longo da superfície interna, desde a primeira extremidade axial terminada no recesso. Pelo menos a única seção e recesso da segunda parte podem ser dispostos para receber pelo menos uma costela saliente da primeira parte durante a conexão entre a primeira parte e a segunda parte. Ao serem conectadas a primeira e segunda partes, a costela saliente entra na seção da primeira extremidade axial e continua pela seção até terminar no recesso da outra extremidade dela.

[011] Em mais uma modalidade, a seção e o recesso podem ser dispostos na primeira parte, enquanto que a costela saliente pode ser disposta na segunda parte.

[012] Ainda em outra modalidade da montagem do selo, pelo menos uma seção na segunda parte pode ser disposta em roscas, e a costela saliente na primeira parte, em roscas complementares. Assim, pode-se conectar as duas partes com a rotação de um elemento em relação ao outro, até que a costela esteja posicionada no recesso e livre das partes rosqueadas na seção.

[013] Em uma modalidade da montagem do selo, pelo menos a primeira parte e/ou segunda parte podem ser dispostas em pelo menos um elastômero. Pelo menos um elastômero pode ser disposto em tomo da circunferência externa da primeira, segunda parte ou entre a primeira ou segunda parte, até em um ou mais do primeiro, segundo, terceiro ou quarto ombros correspondentes e dispostos na primeira e segunda parte. Em outra modalidade, pelo menos um elastômero pode vedar as extremidades tubulares do primeiro elemento tubular e segundo elemento tubular. A conexão com a montagem do selo pode ser feita hermeticamente, mesmo com o desalinhamento da configuração geométrica da primeira cavidade do selo e segunda cavidade do selo. Além disso, a montagem do selo pode ser feita hermeticamente, mesmo com pequenos desalinhamentos entre o primeiro e o segundo elementos tubulares, visto que a primeira e segunda parte da montagem do selo confere movimento entre eles.

[014] A primeira e segunda cavidades do selo das extremidades tubulares do primeiro e segundo elementos tubulares, respectivamente, podem, em uma modalidade, ser flanges ou outros meios conhecidos do técnico conhecedor. Além disso, a conexão entre a primeira e a segunda parte pode ser feita hermeticamente.

[015] Em outra modalidade, a segunda parte pode ser flexível, isto é, fendada ou cortada, fazendo com que a segunda parte seja facilmente conectada com a primeira parte, permanecendo assim após a conexão ser feita. A flexibilidade da segunda parte, ou seja, devido às fendas ou cortes, faz com que a segunda parte se expanda radialmente durante a conexão, quando a costela saliente está dentro da seção, da primeira e segunda parte, voltando à posição inicial quando a costela saliente está dentro do recesso. Isto garante que a montagem do selo é instalada como uma única peça, compreendendo a primeira e segunda partes, na conexão tubular. Em mais uma modalidade, a segunda parte compreende um anel segmentado que pode ser aberto com passagem suficiente pela costela saliente na primeira parte.

[0l6] Em uma modalidade alternativa, a montagem do selo pode ocorrer em uma conexão fluida com meios para executar os testes de pressão em pelo menos um furo. O furo pode estar em conexão fluida com os meios dos testes de pressão dispostos na superfície ou leito do mar, cujos referidos testes são conhecidos do técnico conhecedor.

[017] Em uma modalidade, a primeira e segunda parte podem ser elaboradas com metal. Em outra modalidade, as partes podem ser elaboradas com material compósito ou uma mistura de metal e material compósito ou parte em metal e parte em outro material.

[018] A forma e a configuração da primeira e segunda parte dependem da configuração das extremidades tubulares do primeiro e segundo elemento tubular. Em uma modalidade, a primeira e segunda parte podem ter forma circular, porém ter qualquer configuração para se adequar àquela dos elementos tubulares, como elíptica, oval, poligonal, etc.

[019| A invenção é descrita a seguir em modalidades não limitadas e com referência aos seguintes desenhos em anexo:

Breve descrição dos desenhos

[020] A Fig. IA mostra uma modalidade da invenção antes da montagem do selo entrar na primeira e segunda cavidades dele.

[021] A Fig. 1B mostra a modalidade da fíg. la, após a montagem do selo entrar em sua primeira cavidade, porém, anteriormente a isto, a referida montagem entra na segunda cavidade do selo.

[022] A Fig. 1C mostra a modalidade da fig. IA e 1B, após a montagem do selo entrar em sua primeira e segunda cavidade.

[023] A Fig. 2A mostra a primeira e segunda parte da montagem do selo durante a conexão.

[024] A Fig. 2B mostra uma vista explodida da seção A da montagem do selo, na fig. IA, quando a primeira e segunda parte são conectadas.

[025] A Fig- 2C mostra uma modalidade alternativa de mais selos de elastômeros.

Descrição detalhada de uma modalidade preferencial

[026] De acordo com a invenção, a montagem do selo se destina a ser colocada entre as extremidades de uma conexão tubular. As extremidades podem ser aquelas em cubo, como mostrado nas Figs. A-C. Alternativamente, as extremidades podem ser flangeadas. Fig. IA mostra a montagem do selo 1 antes do posicionamento na primeira cavidade do selo 6 da primeira extremidade tubular 4 do primeiro elemento tubular. A primeira extremidade tubular 4 compreende o primeiro ombro 8 e o segundo ombro 9. A montagem do selo 1 compreende a primeira parte 2 e a segunda parte 3. A segunda parte 3 é disposta na direção radial externa da primeira parte 2, quando as partes 2 e 3 são conectadas. A primeira parte 2 é disposta no primeiro ombro correspondente 8’ para se encaixar no primeiro ombro 8 na extremidade tubular 4 do primeiro tubo, e a segunda parte 2 é disposta no segundo ombro correspondente 9’ para se encaixar no segundo ombro 9 da extremidade tubular 4, formando um selo duplo contra a primeira extremidade tubular 4, um possível selo metal-metal. Na figura, as partes que compõem a montagem do selo 1, a primeira parte 2 e a segunda parte 3 são mostradas de forma interconectada.

[001] A Fig. 1B mostra a montagem do selo 1 colocada na primeira cavidade do selo 6, porém, antes disso, a montagem do selo entra na cavidade do selo 7 na segunda extremidade tubular 5 do segundo elemento tubular. Semelhante à primeira extremidade tubular 4, a segunda extremidade tubular inclui a segunda cavidade do selo 7 e ombros mostrados como o terceiro ombro 12 e quarto ombro 13. Além disso, a extremidade tubular 5 é disposta em um furo 11 que propicia comunicação fluídica em uma fonte de fluido pressurizado (não mostrado) disposta na superfície ou região submarina (não mostrada) destinada aos testes de pressão da montagem do selo 1.

[002] A montagem do selo 1 é disposta no terceiro ombro correspondente 12’ e quarto ombro correspondente 13’, que corresponde ao terceiro ombro 12 e ao quarto ombro 13 na segunda cavidade do selo 7 da segunda extremidade tubular 5, respectivamente, formando um selo duplo, ou selo metal-metal, contra a segunda extremidade tubular 5 ao ser conectada.

[029] A Fig. 1C mostra a situação em que a conexão tubular é composta pela montagem do selo 1 localizada entre a primeira extremidade tubular 4 e a segunda extremidade tubular 5.

[030] A Fig. 2A mostra uma vista ampliada de uma parte da montagem do selo le uma modalidade preferida da montagem da primeira parte 2 e segunda parte 3. A primeira parte 2 é disposta em pelo menos uma costela saliente 18 estendida pelo menos parcialmente ao longo da sua circunferência externa. A costela saliente 18 pode ser uma costela contínua ou uma série de costelas separadas e localizadas ao longo da circunferência externa da primeira parte 2. A extremidade superior da costela saliente 18 é, preferivelmente, disposta em roscas (mostradas, na Fig. 2C, em linhas gerais com a profundidade das roscas indicadas pela linha 25). A segunda parte 3 é mostrada com a seção 17 estendida pelo menos parcialmente ao longo da superfície interna, desde a primeira extremidade inicial terminada no recesso 16. Na modalidade apresentada, a seção 17 é um plano de circunferência interna com roscas complementares e adaptadas para se encaixarem naquelas da extremidade superior da costela saliente 18 durante parte da montagem. Durante a montagem, a segunda parte 3 é aparafusada na primeira parte 2 com as roscas complementares na seção 17 e a costela saliente 18. Na Fig. 2A, a montagem é mostrada com a seção 17 aparafusada na metade da costela 18. A seção 17 é mostrada no lado direito da segunda parte 3, porém, em uma modalidade alternativa, pode ser disposta no lado esquerdo da segunda parte 3. Fig. 2B mostra a parte da montagem em que a seção 17 é aparafusada por inteiro e além da costela saliente 18, de modo que as roscas não ficam mais acopladas entre si. Como visto na Fig. 2B, o recesso 16 tem uma área transversal ligeiramente maior do que aquela ocupada pela costela saliente 18, quando a primeira 2 e segunda 3 parte são conectadas. A diferença nas áreas transversais propicia um movimento relativamente menor entre a primeira parte 2 e a segunda parte 3, ao mesmo tempo que mantém o selo duplo, mesmo um selo duplo metal-metal.

[031] A segunda parte 3 pode ser ainda equipada com o primeiro elastômero 15, para centralizar a primeira parte 2 em relação à segunda parte 3, fazendo com que a primeira parte 2 não reentre na rosca da segunda parte. Além disso, o segundo selo do elastômero 14 pode estar localizado na circunferência externa da montagem do selo 1, propiciando a conexão entre a primeira extremidade tubular 4 e a montagem do selo 1.

[032] A Fig. 2C mostra uma disposição de elastômeros que propicia uma maior vedação entre as extremidades tubulares 4, 5. Como se observa na figura, os selos de elastômero 20, 21 são dispostos nos lados opostos da primeira parte 2, posicionando os selos contra os ombros 8, 13. Os outros selos de elastômero 22, 23 estão localizados na segunda parte 3, para serem vedados nos ombros 9, 12. Pelo fato de a segunda parte 3 se mover ligeiramente em relação à primeira parte 2, os selos de elastômero 20, 21, 22, 23 conferem uma boa vedação entre a primeira extremidade tubular 4 e a segunda extremidade tubular 5, não levando em conta os desalinhamentos potenciais do primeiro elemento tubular 4 e segundo elemento tubular 5 ao serem conectados.

[033] Ao propor a montagem de selo acima apresentada, a invenção cumpre o seu objetivo, ou seja, propondo uma montagem de selo que confere movimento relativo na conexão sem comprometer a funcionalidade da vedação.

[034] A invenção foi descrita em modalidades não limitadas. O técnico conhecedor observa que podem ocorrer alterações e modificações nas modalidades no âmbito da invenção, como definido nas reivindicações anexadas. Existem, por exemplo, diversas formas em que a segunda parte 3 da montagem do selo pode ser montada na primeira parte 2. Por exemplo, a segunda parte 3 pode ser um anel segmentado e flexionado extemamente para ser encaixado na costela 18 e retonar à forma circular original ao passar pela costela.

Claims

1. Montagem de selo (1) para uma conexão tubular, caracterizada por compreender: uma primeira parte (2) tendo pelo menos uma costela saliente (18) que se estende pelo menos parcialmente ao longo da sua circunferência externa, onde a primeira parte (2) é disposta no primeiro terço do ombro correspondente (8’, 13’), para vedar a conexão entre um primeiro e terceiro ombros (8, 13) na primeira e segunda extremidade tubular (4, 5) quando conectadas, e uma segunda parte (3) disposta para ser presa na primeira parte, a segunda parte sendo disposta em pelo menos um recesso (16) em sua superfície interna, cujo recesso (16) é adaptado para receber a costela saliente (18), quando a primeira (2) e segunda (3) partes são conectadas e em que a segunda parte (3) é disposta no segundo e quarto ombros correspondentes (9, 12) da primeira e segunda extremidade tubular (4, 5) quando conectadas; e o recesso (16) tem uma área transversal maior do que aquela ocupada pela costela saliente (18) no recesso (16), de modo que a primeira (2) e segunda (3) partes são conectadas, ficando livres para se mover entre si em pelo menos uma direção.

2. Montagem de selo (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a segunda parte (3) ser disposta em pelo menos uma seção (17) que se estende pelo menos parcialmente ao longo da superfície interna, desde a primeira extremidade axial terminada no recesso (16), em que pelo menos uma seção (17) e um recesso (16) da segunda parte (3) são dispostos para receber pelo menos uma costela saliente (18) da primeira parte (2) durante a conexão entre a primeira parte (2) e a segunda parte (3).

3. Montagem de selo (1) de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por pelo menos uma seção (17) na segunda parte (3) ser disposta em roscas, e a costela saliente (18) na primeira parte (2) ser disposta nas roscas correspondentes.

4. Montagem de selo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a primeira parte (2) e pela segunda parte (3) serem feitas de metal.

5. Montagem de selo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a primeira parte (2) ou segunda parte (3) ser feita de metal e a outra, de material compósito.

6. Montagem de selo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a primeira parte (2) e pela segunda parte (3) serem feitas de material compósito.

7. Montagem de selo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a montagem de selo (1) compreender meios (11) para realizar os testes de pressão no selo.

8. Montagem de selo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a primeira parte (2) e pela segunda parte (3) serem em forma de anel.