BR112014032660B1

BR112014032660B1 - carcaça de tubo para controlar vibração induzida por fluxo em tubo ascendente

Info

Publication number: BR112014032660B1
Application number: BR112014032660-6A
Authority: BR
Inventors: Knut-Aril Farnes; Bjorn Melve
Original assignee: Equinor Energy As
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2020-10-27
Also published as: WO2014000816A1; EP2867567A1; US10203052B2; CN104412020B; CN104412020A; AU2012383961A1; BR112014032660A2; AU2012383961B2; CA2877398C; EP2867567B1; CA2877398A1; US20150252920A1

Abstract

CARCAÇA DE TUBO PARA CONTROLAR VIBRAÇÃO INDUZIDA POR FLUXO EM TUBO ASCENDENTE. A presente invenção refere-se a uma carcaça de tubo flexível que compreende uma estrutura de parede tubular flexível que compreende uma tira de parede enrolada helicoidal; em que seções de bloqueio (57) de enrolamentos sucessivos da dita tira de parede formam a estrutura da parede. As seções de bloqueio (57) de tiras de parede adjacentes definem um comprimento e são móveis com respeito umas às outras entre uma primeira posição e uma segunda posição estendida para alterar o dito comprimento, em que as seções de bloqueio (57) são formadas de maneira tal que, na posição estendida, uma abertura da carcaça (53) é formada entre as seções de bloqueio (57) adjacentes para acomodar o movimento relativo entre as mesmas com a flexão da estrutura da parede. Um perfil de inserção (50) é localizado na abertura da carcaça (53) da estrutura de parede tubular em um interior da estrutura da parede para cobrir pelo menos em parte a abertura da carcaça (53).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a um método e a um arranjo para controlar e mitigar a vibração induzida por fluxo que ocorre internamente em um tubo flexível.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Um tubo flexível é feito de uma estrutura de tubo compósita com camadas em seção transversal de polímeros e de aço que podem acomodar grandes curvaturas. O tubo flexível é usado em uma variedade de aplicações que incluem ligações em ponte da superfície, linhas de fluxo e, mais preponderantemente, tubos ascendentes.

[0003] Os condutos para transferir materiais do leito do oceano às instalações de produção e de perfuração na superfície, bem como das instalações ao leito do oceano, são denominados geralmente tubos ascendentes. Os tubos ascendentes são um tipo de tubo desenvolvido para este tipo de transporte vertical. Os tubos ascendentes podem servir como meios de produção ou importação/exportação e são a conexão entre os desenvolvimentos de campos subaquáticos e instalações de produção e perfuração. Similarmente às tubulações ou às linhas de fluxo, os tubos ascendentes transportam hidrocarbonetos produzidos, bem como materiais da produção, tais como fluidos de injeção, fluidos de controle e gás elevado. Os tubos ascendentes podem ser feitos de tubos de aço ou de tubos flexíveis.

[0004] Os tubos ascendentes flexíveis feitos a partir de tubo flexível podem sustentar o grande movimento vertical e horizontal da extremidade superior, o que os torna ideais para o uso com instalações flutuantes.

[0005] Em geral, um tubo flexível compreende uma carcaça de aço central coberta por uma bainha de pressão que confere integridade hidráulica. Numerosas camadas de blindagem flexível circundam a bainha de pressão, ou abóbada de pressão, para conferir resistência à tração e ao esforço em arco. As camadas de blindagem são normalmente separadas por camadas amortecedoras de material compósito ou termoplástico para impedir que se atritem umas contra as outras. O número e o tamanho de camadas de blindagem são uma função das especificações da pressão e da resistência à tração impostas pela aplicação particular para a qual o tubo ascendente é projetado. Uma bainha externa termoplástica final confere proteção em relação ao ambiente externo.

[0006] Um problema com alguns tipos de tubos flexíveis é que a carcaça interna tem um perfil que pode causar vibração induzida por fluxo ou pulsações induzidas por fluxo (PLF), normalmente denominadas "canto", dentro do tubo.

[0007] Este problema foi observado nas plataformas de produção flutuantes que exportam ou injetam gás através de tubos ascendentes flexíveis. À medida que o fluxo de gás é aumentado, níveis elevados de ruído de tons distintivos e vibração ocorrem no tubo flexível. Essas pulsações são geradas pelo fechamento do escoamento de vórtice sincronizado nos sulcos na camada corrugada interna (carcaça) do tubo flexível. Quando a frequência do escoamento de vórtice fica próxima das frequências naturais da tubulação da superfície ou dos distribuidores subaquáticos, a ressonância pode causar níveis excessivos de vibração e de ruído na tubulação da superfície e subaquática. O início das vibrações acontece por causa de velocidades do fluxo de gás tão baixas quanto 1,5 m/s. Uma vez que a vazão é limitada pela primeira velocidade inicial, a capacidade da produção pode ser limitada intensamente. Esse problema é discutido, por exemplo, em "Internal Flow Induced Pulsation of Flexible Ri-sers", da autoria de R. Swindell, Bureau Veritas, e S. Belfroid, TNO TPD; Offshore Technology Conference 2007, Houston. Texas, E.U.A.

[0008] Tais vibrações são suprimidas ao controlar a velocidade do gás, usando tubos de furos lisos ou ao introduzir silenciadores na superfície.

[0009] No entanto, tais soluções têm inconvenientes. A limitação da velocidade do gás irá limitar inerentemente a capacidade do tubo. A limitação da capacidade dos tubos de exportação de gás tem consequências econômicas e, combinadas com a limitação em tubos de injeção de gás, podem resultar na capacidade reduzida da produção na instalação.

[0010] Os tubos de furos lisos com um diâmetro interno grande precisam de técnicas de fabricação especiais e têm uma estrutura em seção transversal mais complexa, em que as camadas extras na parede aumentam a espessura de parede e limitam o diâmetro máximo que pode ser produzido.

[0011] Um exemplo de um tubo ascendente que compreende uma camada ou um forro interno é conhecido a partir do documento de patente US7318454, o qual descreve um tubo tubular flexível para transportar fluidos, em particular hidrocarbonetos gasosos, o tubo é do tipo não ligado e compreende pelo menos uma carcaça, uma bainha de vedação interna de polímero que provê a vedação para o fluido transportado e uma ou mais camadas de blindagem e em que a carcaça, situada dentro da bainha de vedação interna, consiste no enrolamento espiral travado de um elemento perfilado. As voltas da carcaça são cobertas internamente com uma bainha perfurada com furos que é destinada a se opor à turbulência do fluido que flui no tubo.

[0012] Um problema com esta solução é que a bainha interna contínua irá impedir o movimento da carcaça e reduzirá a flexibilidade do tubo ascendente flexível, uma vez que ela neutraliza o movimento relativo livre dos segmentos da carcaça travados.

[0013] Os silenciadores são estruturas grandes e pesadas que precisam de um desenho cuidadoso para trabalhar e podem ter uma vida sob fadiga limitada. Há um risco significativo de que o silenciador não trabalhe corretamente para um determinado tubo. Os silenciadores são caros e precisam de uma capacidade de superfície significativa.

[0014] Desse modo, há uma necessidade quanto a um arranjo que evite os problemas acima. O objetivo da invenção consiste na provisão de um arranjo de carcaça de tubo flexível aperfeiçoado que elimine, ou pelo menos reduza consideravelmente, os problemas relacionados com a vibração induzida por fluxo.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0015] Os problemas acima são resolvidos por um arranjo e por um método tal como descrito nas reivindicações anexas.

[0016] No texto a seguir, termos tais como interno, externo, radial e axial são usados para definir as direções com relação ao eixo longitudinal central de uma carcaça de tubo flexível.

[0017] A invenção refere-se a uma carcaça de tubo flexível que compreende uma estrutura de parede tubular flexível. A estrutura de parede tubular compreende um perfil de parede em formato de S helicoidal formado a partir de uma tira de metal para seções de bloqueio de enrolamentos sucessivos do dito perfil de parede na estrutura de parede da carcaça. Tais seções de bloqueio são bem conhecidas no estado da técnica e não serão descritas em mais detalhes.

[0018] As seções de bloqueio adjacentes são móveis umas com respeito à outras na direção axial da carcaça. As seções de bloqueio são móveis entre uma primeira posição comprimida e uma segunda posição totalmente estendida. As mudanças das posições de perfis de carcaça adjacentes permitem que a carcaça dobre e se es- tenda/contraia no comprimento axial.

[0019] Uma posição intermediária, onde a carcaça tem um comprimento nominal e é substancialmente reta, fica localizada entre a primeira e a segunda posições. As seções de bloqueio são formadas de maneira tal que, quando as seções da carcaça são movidas da posição totalmente comprimida para a posição totalmente estendida, uma abertura, denominada abertura da carcaça, é formada entre as seções de bloqueio adjacentes para acomodar o movimento relativo.

[0020] O objetivo da invenção consiste na provisão de uma solução para suprimir o início do canto nas tubulações flexíveis com uma carcaça corrugada central. Tal como descrito acima, as pulsações que geram o canto são geradas pelo bloqueio do escoamento de vórtice sincronizado nos sulcos na carcaça corrugada interna do tubo flexível. Quando a frequência do escoamento de vórtice fica próxima das frequências naturais da tubulação de superfície ou dos distribuidores subaquáticos, a ressonância pode causar níveis excessivos de vibração e de ruído na tubulação da superfície e subaquática.

[0021] A solução envolve a inserção de um perfil na abertura da carcaça, em que o perfil cobre total ou parcialmente a abertura. No texto subsequente, os termos "perfil" ou "perfil de inserção" serão usados para este componente. Após a produção do tubo e durante a operação normal do mesmo, as seções da carcaça terão normalmente aberturas da carcaça perto de uma posição relativa nominal das seções da carcaça. A posição nominal é localizada mais ou menos a meio caminho entre as respectivas posições estendida máxima e comprimida máxima da carcaça. De preferência, o perfil irá cobrir substancialmente a abertura da carcaça quando as seções adjacentes da carcaça estiverem na posição nominal. No entanto, mesmo se a carcaça for movida até a sua extensão máxima, o perfil irá cobrir uma parte suficiente da abertura para impedir ou inibir o bloqueio do escoamento de vórtice sincronizado.

[0022] A superfície interna resultante da carcaça com um perfil inserido terá as propriedades apropriadas para suprimir o início do canto ou reduzir as pulsações aos níveis aceitáveis pelo menos dentro da janela operacional para o tubo. Para um tubo ascendente flexível, a janela operacional pode estar na região de 20 a 25 m/s.

[0023] Uma vantagem adicional com a superfície interna resultante é que a lisura melhorada da superfície irá aumentar a eficiência hidráulica da carcaça. A subcamada laminar, também chamada de subcamada viscosa, perto da parede da carcaça é a região de um fluxo principalmente turbulento que fica perto de um limite sem deslizamento e no qual o fluxo é laminar. A existência da subcamada laminar pode ser compreendida, uma vez que a velocidade do fluxo diminui para o limite sem deslizamento. Por causa disso, o número de Reynolds diminui até algum ponto em que o fluxo cruza o limite de turbulento a laminar.

[0024] Se a aspereza da parede da carcaça for menor ou maior do que esta subcamada, vai afetar as propriedades hidráulicas da parede da carcaça. O fluxo é definido como hidraulicamente áspero se os elementos de aspereza (corrugações da carcaça) forem maiores do que a subcamada laminar, desse modo perturbando o fluxo, e como hidraulicamente liso se eles forem menores do que a subcamada laminar, portanto, ignoráveis pelo corpo principal do fluxo.

[0025] O perfil inserido irá reduzir a aspereza da carcaça, o que irá reduzir a queda de pressão através do tubo flexível. O efeito positivo da aspereza reduzida da carcaça pode tornar o perfil de inserção da carcaça atraente para o uso nas aplicações do tubo flexível onde as vibrações induzidas por fluxo não são um problema.

[0026] O perfil é enrolado helicoidalmente ao longo da abertura da carcaça. O perfil pode ser adaptado em tubulações existentes ou ser combinado com um perfil de carcaça padrão durante a manufatura de uma carcaça. 0 perfil pode compreender vários tipos de inserções de formatos, tamanhos e seções transversais diferentes adaptados para se conformar substancialmente ao formato da abertura de carcaça da carcaça em questão.

[0027] O perfil pode ser arranjado para se estender ao longo de todo o comprimento do tubo ou ser arranjado intermitentemente ou em segmentos ou em comprimentos diferentes. Um comprimento do perfil pode ser, por exemplo, interrompido para evitar curvaturas ou junções no tubo.

[0028] O perfil pode ser arranjado com um perfil em seção transversal uniforme ou mudar no perfil em seção transversal ao longo do comprimento da abertura. Isto pode ser obtido ao montar as seções que têm perfis em seção transversal diferentes, por exemplo, por meio de soldagem. Este arranjo irá facilitar a produção e permite a variação do formato em seção transversal do perfil montado ao longo de partes ou de todo o comprimento do tubo.

[0029] O perfil pode ser localizado a montante ou a jusante adjacente em relação a uma seção da carcaça dentro de uma abertura de carcaça adjacente. O emprego de uma variação da posição axial do perfil na abertura da carcaça ajuda a interromper a geração de vórtice em série ao longo do comprimento da carcaça.

[0030] O perfil pode ser mantido na posição por uma força de contraflexão inerente do perfil ou ser provido com uma seção que pode ser inserida axialmente entre seções de carcaça adjacentes dentro da abertura da carcaça. Alternativamente, o perfil pode ser fixado em pontos em cada extremidade da seção do perfil, ao longo de todo o comprimento de cada seção do perfil, ou ao longo de todo o comprimento da carcaça. O perfil pode ser fixado por meio de soldagem, aglutinação ou por outros métodos apropriados.

[0031] De acordo com a invenção, um perfil de inserção é posicionado na abertura da carcaça entre as seções da carcaça da estrutura de parede tubular no interior da carcaça. O perfil de inserção é formado para uma tira helicoidal, conferindo desse modo um perfil de inserção helicoidal, o qual é alinhado com a abertura de carcaça helicoidal entre as seções da carcaça. O perfil pode seguir a abertura da carcaça em todo o comprimento do tubo de encaixe de extremidade a encaixe de extremidade ou seguir a mesma parcialmente nos segmentos do tubo. O perfil de inserção pode mudar no formato ao longo da abertura da carcaça.

[0032] O perfil de inserção é mantido no lugar por sua própria rigidez de contra- flexão ao longo de todo o seu comprimento ou fixado à carcaça em pontos distintos ou ao longo de todo o seu comprimento por meio de soldagem, aglutinação ou por um outro método apropriado.

[0033] O perfil de inserção é arranjado para cobrir pelo menos em parte a abertura ou para preencher em parte o sulco da abertura tanto na posição comprimida quanto na posição totalmente estendida.

[0034] De acordo com um primeiro exemplo, o perfil de inserção compreende uma primeira parte na forma de uma protuberância que se estende para fora rumo à abertura da carcaça entre as seções da carcaça em que a segunda parte é fixa. A segunda parte é no formato de uma protuberância que tem uma extensão transversal à abertura da carcaça. A segunda parte é resiliente ou elástica e é deformada pelo movimento relativo entre as seções de carcaça adjacentes. A segunda parte é arranjada para remanescer em ou adjacente à superfície interna da estrutura da parede para preencher a abertura da carcaça enquanto a carcaça se estende, contrai ou flexiona.

[0035] De modo geral, a segunda parte é arranjada para cobrir substancialmente a largura da abertura da carcaça quando as seções de bloqueio adjacentes estão em uma posição nominal.

[0036] Para ambos os exemplos, o princípio básico é que a superfície interna mantém uma lisura suficiente para empurrar a velocidade inicial taxas de fluxo suficientemente altas, de modo a mitigar o canto para a operação normal do tubo flexível. A velocidade inicial não pode ser empurrada para fora da janela operacional para a posição relativa extrema das seções da carcaça, uma vez que a maior parte do tubo tem provavelmente aberturas da carcaça perto da abertura correspondente à posição relativa nominal das seções da carcaça. Desse modo, a área do tubo que gera pulsações pode ser demasiadamente pequena para emitir pulsações com níveis de energia significativos para a operação do tubo.

[0037] Desta maneira, a inserção pode fechar a abertura da carcaça total ou parcialmente, a fim de eliminar, ou pelo menos reduzir consideravelmente, os problemas que estão relacionados com a vibração induzida por fluxo causada pela estrutura interna corrugada da parede do tubo.

[0038] Quando a abertura é reduzida, a segunda parte é comprimida por seções de bloqueio adjacentes para a sua primeira posição comprimida. Embora deformada, a segunda parte irá manter a sua superfície radial interna em ou adjacente à superfície interna da estrutura da parede.

[0039] A primeira parte pode ser feita de um metal apropriado tal como o aço inoxidável, tal como usado para a carcaça, ou um material de plástico apropriado resistente aos hidrocarbonetos e aos gases ácidos tais como o CO2 e 0 H2S.

[0040] A segunda parte é feita de um material elástico ou resiliente apropriado, tais como materiais de borracha ou elastoméricos, e é ligada a ou vulcanizada na primeira parte. A fim de melhorar a aderência entre a primeira e a segunda partes, a primeira parte pode ser provida com uma série de aberturas ao longo de sua borda radial interna, permitindo que o material elástico ou resiliente se estenda através das ditas aberturas.

[0041] De acordo com um primeiro exemplo alternativo, o perfil de inserção tem uma seção transversal substancialmente em formato de T. Neste caso a haste forma a primeira parte e a protuberância que forma a segunda parte é a barra transversal. Durante a deformação, a barra transversal pode se tornar curvada radialmente tanto para dentro quanto para fora, enquanto mantém o contato com as seções de bloqueio adjacentes com suas bordas longitudinais.

[0042] De acordo com um primeiro exemplo alternativo adicional, o perfil de inserção tem uma seção transversal substancialmente triangular, formando a segunda parte, unida à primeira parte. A segunda parte triangular tem uma superfície interna em ou adjacente à superfície interna da estrutura da parede em sua posição montada. A segunda parte é formada como um corpo sólido que é elástica ou resilientemente deformável. Durante a deformação do corpo triangular, a superfície radialmente interna pode se tornar curvada radialmente tanto para dentro quanto para fora, enquanto mantém o contato com as seções de bloqueio adjacentes com seus cantos longitudinais.

[0043] De acordo com um primeiro exemplo alternativo adicional, o perfil de inserção tem uma seção transversal oca que forma a segunda parte, em que a protuberância tem uma superfície interna ou adjacente à superfície interna da estrutura da parede em sua posição montada. A seção transversal oca pode ter uma cavidade em um ou ambos os lados da primeira parte. Desta maneira, quando a carcaça flexiona para comprimir ou estender a abertura da carcaça, a segunda parte irá se comprimir ou estender para cobrir substancialmente e/ou preencher a largura da abertura da carcaça e manter a superfície radialmente interna da segunda parte em ou adjacente à superfície interna da estrutura da parede.

[0044] De acordo com um primeiro exemplo alternativo adicional, o perfil de inserção compreende uma protuberância que tem uma seção transversal oca que compreende múltiplas cavidades paralelas que formam a segunda parte, em que a protuberância tem uma superfície interna ou adjacente à superfície interna da estrutura da parede em sua posição montada. Desta maneira, quando a carcaça flexiona para comprimir ou estendera abertura da carcaça, as cavidades múltiplas da segunda parte irão se comprimir ou estender para cobrir a largura da abertura da carcaça e para manter a superfície radialmente interna da segunda parte em ou adjacente à superfície interna da estrutura da parede.

[0045] O uso de uma segunda parte que compreende uma só cavidade ou cavidades múltiplas permite que a largura da abertura da carcaça seja substancialmente coberta e/ou preenchida. Durante a compressão da abertura da carcaça, uma segunda parte que compreender tal cavidade ou cavidades pode ser deformada por seções adjacentes da carcaça para preencher substancialmente a abertura da carcaça. Durante a expansão da abertura da carcaça, a segunda parte irá se expandir para cobrir substancialmente a abertura da carcaça.

[0046] De acordo com um segundo exemplo, o perfil de inserção compreende uma primeira parte na forma de uma protuberância que se estende para fora rumo à abertura da carcaça entre as seções da carcaça em que a segunda parte é fixa. A segunda parte compreende uma tira lisa que cobre ou cobre em parte o topo da abertura da carcaça. A forma da primeira e da segunda partes se assemelha a um perfil em formato de T. A largura da tira na segunda parte, o formato da borda e a textura da superfície podem mudar ao longo da abertura da carcaça. O perfil de inserção tem uma seção transversal em formato de T fixa, onde a haste forma uma primeira parte que se estende para a abertura da carcaça. Neste exemplo, a barra transversal da seção transversal em formato de T forma uma segunda parte que fica em contato com o interior, ou a superfície interna da estrutura da parede em pelo menos um lado da abertura da carcaça.

[0047] A segunda parte é arranjada para permanecer em ou adjacente à superfície interna da estrutura da parede para preencher a abertura da carcaça enquanto a carcaça se estende, comprime ou flexiona. Quando as seções de bloqueio adjacentes estão em sua primeira posição, a abertura da carcaça fica em um mínimo, em que a barra transversal fica em contato com a superfície radialmente interna da estrutura da parede em ambos os lados da abertura da carcaça. Similarmente, quando as seções de bloqueio adjacentes estão em sua segunda posição, a abertura da carcaça fica em um máximo, em que a barra transversal fica em contato com a superfície radialmente interna da estrutura da parede em um lado da abertura da carcaça.

[0048] A inserção em formato de T pode ser feita de um metal apropriado tal como o aço inoxidável, tal como usado para a carcaça, ou um material de plástico apropriado resistente aos hidrocarbonetos e aos gases ácidos tais como o CO2 e o H2S. Uma inserção de metal pode ser montada a partir de tiras individuais ou ser enrolada em um perfil desejado. Uma inserção de plástico pode ser, por exemplo, extrudada para formar um perfil desejado.

[0049] As dimensões exatas de qualquer um dos perfis de inserção descritos acima variam dependendo do diâmetro e do comprimento da carcaça, do formato em seção transversal dos perfis de bloqueio, que determina a profundidade e o tamanho máximo/mínimo da abertura da carcaça, e das condição operacionais sob as quais a carcaça e o tubo estão sendo usados.

[0050] O perfil de inserção tal como descrito nos exemplos acima pode ser montado na carcaça do tubo flexível em uma série de maneiras diferentes. De acordo com um primeiro exemplo, o perfil de inserção é unido a uma das tiras de parede adjacentes que formam a estrutura de parede tubular. O perfil de inserção pode ser unido ao longo de uma parte ou de todo o seu comprimento. De preferência, o perfil de inserção é unido a uma das tiras de parede adjacentes que formam a estrutura de parede tubular ao longo de pelo menos uma maior parte de sua extensão longitudinal. O perfil de inserção pode ser unido por meio de soldagem ou de solda branca.

[0051] De acordo com um segundo exemplo, o perfil de inserção é unido por uma parte de bloqueio da inserção que se estende axialmente entre as seções de bloqueio da tira de parede enrolada helicoidal e que coopera com um sulco em uma das tiras de parede adjacentes. A parte de bloqueio forma uma extensão da primeira parte. O perfil de inserção de acordo com estes exemplos é de preferência, mas não necessariamente, unido durante o enrolamento das seções de bloqueio.

[0052] De acordo com um terceiro exemplo, o perfil de inserção forma uma mola helicoidal expandida em contato com a estrutura de parede tubular. Este arranjo é particularmente apropriado para um perfil de inserção tal como a seção transversal em formato de T fixa descrita acima. Neste caso, a haste forma uma primeira parte que se estende para a abertura da carcaça e a barra transversal forma uma segunda parte que é suportada de maneira móvel pela superfície interna da estrutura da parede em pelo menos um lado da abertura da carcaça. Um perfil de inserção deste tipo é unido a uma das tiras de parede adjacentes que formam a estrutura de parede tubular em cada uma de suas extremidades. Devido às propriedades inerentes das molas helicoidais em geral, o perfil de inserção tem de preferência um comprimento predeterminado que é dependente das dimensões do perfil de inserção. O perfil de inserção é unido em suas extremidades e pode ser montado durante o enrolamento das seções de bloqueio ou pode ser montado subsequentemente.

[0053] A invenção também envolve um método de fabricação de uma carcaça de tubo flexível de acordo com a invenção. O método compreende as etapas de: formação de uma estrutura de parede que compreende seções de bloqueio, de maneira tal que as seções de bloqueio de cada par definem um comprimento e são móveis com respeito umas às outras entre uma primeira posição comprimida e uma segunda posição estendida para mudar o dito comprimento, em que uma abertura da carcaça é formada entre as seções de bloqueio para acomodar o movimento relativo entre as mesmas; e localização de um perfil de inserção que fica em contato com a estrutura da parede em um interior da estrutura da parede, de maneira tal que a inserção cobre pelo menos em parte a abertura da carcaça.

[0054] O método também envolve o enrolamento helicoidal de uma tira da parede para formar a estrutura de parede tubular, em que as seções de bloqueio compreendem seções de bloqueio de enrolamentos sucessivos da dita tira da parede; e em que o perfil de inserção está na forma de uma tira, e o método também inclui o enrolamento do perfil de inserção para seguir e alinhar com a tira da parede.

[0055] De acordo com um primeiro método alternativo, as etapas de enrolamento da tira da parede e de enrolamento do perfil de inserção são executadas em sucessão e repetidas.

[0056] De acordo com um segundo método alternativo, as etapas de enrolamento da tira da parede e do perfil de inserção são executadas simultaneamente.

[0057] O perfil de inserção pode ser unido a uma das tiras de parede adjacentes que formam a estrutura de parede tubular ao longo de pelo menos uma maior parte de sua extensão longitudinal. De acordo com um exemplo, o perfil de inserção é unido a uma tira de parede adjacente ao longo de todo o seu comprimento. Este arranjo é apropriado para os perfis de inserção que devem ser fixados em uma posição predeterminada em relação à dita tira de parede adjacente. Este método de fixação é executado de preferência durante o enrolamento simultâneo da tira da parede e do perfil de inserção.

[0058] De acordo com um outro exemplo, o perfil de inserção é unido a uma tira de parede adjacente em ambas as extremidades. Este arranjo é apropriado para os perfis de inserção que formam uma mola helicoidal que é expandida no contato com a estrutura de parede tubular. Este método de fixação é executado de preferência durante o enrolamento simultâneo da tira da parede e do perfil de inserção, mas também pode ser executado subsequentemente. Neste último caso, o perfil de inserção forma uma mola helicoidal que é comprimida, inserida no tubo e então expandida no contato com a estrutura de parede tubular.

[0059] Alternativamente, o perfil de inserção pode ser montado entre as tiras de parede adjacentes que formam a estrutura de parede tubular. O perfil de inserção é unido ao inserir uma parte de bloqueio do perfil de inserção axialmente entre as seções de bloqueio da tira da parede enrolada helicoidal, opcionalmente com uma extremidade interna moldada da primeira parte que coopera com um sulco em uma das tiras de parede adjacentes. Este método de fixação é executado de preferência durante o enrolamento simultâneo da tira da parede e do perfil de inserção, mas também pode ser executado subsequentemente.

[0060] A invenção também se refere a uma máquina para fabricar uma carcaça de tubo flexível, em que a máquina é configurada para executar o método tal como descrito acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0061] No texto a seguir, a invenção será descrita em detalhes com referência aos desenhos anexos. Esses desenhos esquemáticos são usados apenas para fins de ilustração e limitam de maneira nenhuma o âmbito da invenção. Nos desenhos: a Figura 1 mostra um tubo ascendente que se estende do leito do oceano a uma embarcação de produção; a Figura 2 mostra uma ilustração esquemática das camadas que compõem um tubo ascendente flexível convencional; a Figura 3 mostra uma seção transversal do diagrama esquemático de uma car-caça do tipo indicado na Figura 2; as Figuras 4A-4C mostram uma seção transversal de duas seções de bloqueio adjacente em uma carcaça; as Figuras 5A-5D mostram um primeiro exemplo de um perfil de inserção de acordo com a invenção; as Figuras 6A-6D mostram um primeiro exemplo alternativo de um perfil de inser-ção de acordo com a invenção; a Figuras 7A-7D mostram um primeiro exemplo alternativo adicional de um perfil de inserção de acordo com a invenção; as Figuras 8A-8D mostram um primeiro exemplo alternativo adicional de um perfil de inserção de acordo com a invenção; as Figuras 9A-9D mostram um primeiro exemplo alternativo adicional de um perfil de inserção de acordo com a invenção; as Figuras 10A-10D mostram um segundo exemplo de um perfil de inserção de acordo com a invenção; as Figuras 11A-11D mostram um segundo exemplo alternativo de um perfil de inserção de acordo com a invenção;

MODALIDADES DA INVENÇÃO

[0062] A Figura 1 mostra um tubo ascendente flexível 11 que se estende do leito do oceano a uma embarcação de produção 10. O óleo é produzido por poços subaquáticos através de um distribuidor, o qual passa através de linhas de fluxo rígidas e então tubos ascendentes flexíveis em um sistema flutuante de produção, armazenagem e descarga. A embarcação mostrada nesta figura é um navio, mas o arranjo é aplicável em qualquer tipo de plataforma de produção permanente flutuante submersível. Os tubos ascendentes flexíveis podem suportar os movimentos vertical e horizontal, o que os toma ideais para o uso com instalações flutuantes. O tubo flexível era usado originalmente para conectar o equipamento de produção a bordo de uma instalação flutuante a tubos ascendentes de produção e exportação, e também pode ser usado como uma solução primária de tubo ascendente. Há uma série de configurações para os tubos ascendentes flexíveis, incluindo o S retesado e o S frouxo que utilizam módulos de flutuação ancorados, bem como ondas intensas e ondas suaves que incorporam módulos de flutuação.

[0063] A Figura 1 indica um arranjo de onda suave do tubo ascendente flexível.

[0064] A Figura 2 mostra uma ilustração esquemática das camadas que compõem um tubo ascendente flexível convencional 20. Neste exemplo, o tubo ascendente compreende, da camada interna à camada externa, uma camada estrutural de suporte de carga interna 21 arranjada para suportar a pressão externa, chamada frequentemente de carcaça, uma barreira de pressão à prova de fluidos 22, pelo menos uma camada estrutural de suporte de carga externa 23, 24 e uma camada externa 25 ou bainha protetora. A carcaça 21 forma a camada mais interna do tubo ascendente flexível e é feita normalmente de tira lisa de aço inoxidável que é formada e enrolada em um tubo perfilado de bloqueio. A barreira de pressão é encerrada por uma blindagem de pressão e uma blindagem de tensão. A blindagem de pressão 23 é arranjada para suportar o esforço em arco na parede do tubo ascendente causado pela pressão de fluido interna. A blindagem de pressão é enrolada em torno da barreira de pressão e compreende fios de bloqueio. A Figura 2 mostra duas camadas de blindagem de pressão. A blindagem de tensão 24 compreende camadas de fios retangulares lisos enrolados cruzados em pares e é usada para resistir à carga de tensão no tubo ascendente flexível. A camada externa 25 ou bainha protetora é uma bainha de polímero externa que pode ser feita do mesmo material que a barreira de pressão. A camada externa 25 é uma barreira contra a água do mar e confere um nível de proteção para as camadas de blindagem. Neste exemplo, a coroa anular fica localizada entre a barreira de pressão 22 e a camada externa 25.

[0065] A Figura 3 mostra uma seção transversal do diagrama esquemático de uma carcaça 31 do tipo indicado na Figura 2. A superfície interna 32 da carcaça tem um formato corrugado criado pelas seções de bloqueio. As seções de bloqueio das tiras de parede adjacentes definem um comprimento e são móveis umas com respeito às outras na direção axial da carcaça. Em uma posição estendida, uma abertura de carcaça 33 é formada entre as seções de bloqueio adjacentes. Um fluxo fluido Ai através da carcaça 31 vai fazer com que o fluido na camada limite A2 seja desviado para a abertura de carcaça 33, criando desse modo um vórtice A3 dentro da abertura de carcaça 33. Desta maneira, o perfil interno da carcaça pode causar a vibração induzida por fluxo ou pulsações induzidas por fluxo, normalmente chamadas de "canto", dentro do tubo ascendente.

[0066] As Figuras 4A-4C mostram uma seção transversal de duas seções de bloqueio 41, 42 adjacentes em uma carcaça. As seções de bloqueio 41, 42 de tiras de parede adjacentes têm uma seção transversal em formato de S estendida geral e definem um comprimento e são móveis umas com respeito às outras na direção axial da carcaça, tal como indicado pela seta X. As seções de bloqueio 41,42 são móveis entre uma primeira posição comprimida X1 e uma segunda posição estendida X2 para mudar o dito comprimento. Uma posição intermediária, onde a carcaça tem um comprimento nominal e é substancialmente reta, fica localizada entre a primeira e a segunda posições tal como mostrado na Figura 4A. As seções de bloqueio são formadas de maneira tal que na posição estendida uma abertura 43 da carcaça é formada entre as seções de bloqueio adjacentes para acomodar o movimento relativo entre as mesmas com a flexão da estrutura da parede. Tais seções de bloqueio são bem conhecidas no estado da técnica e não serão descritas em mais detalhes.

[0067] De acordo com a invenção, uma inserção é localizada na abertura da carcaça da estrutura de parede tubular em um interior da estrutura da parede para cobrir pelo menos em parte a abertura da carcaça. A inserção é arranjada para cobrir pelo menos em parte a abertura da carcaça em ambas a primeira posição e a segunda posição. Além disso, a inserção é formada de uma tira helicoidal, desse modo provendo um perfil de inserção helicoidal, o qual é alinhado com a tira de parede helicoidal e a abertura da carcaça da estrutura tubular. Os exemplos não limitadores de tais perfis de inserção serão descritos em relação às Figuras 5-11.

[0068] As Figuras 5A-5D mostram um primeiro exemplo de um perfil 50 de acordo com a invenção, em que o perfil de inserção tem uma parte resiliente. O perfil de inserção 50 na Figura 5A tem um comprimento na direção do enrolamento helicoidal e uma largura W1 na direção axial da carcaça 54 (Figura 5B) em que a largura é variável ao longo de seu comprimento. O perfil de inserção 50 compreende uma primeira parte 51 na forma de uma protuberância que se estende para fora rumo a uma abertura de carcaça 53 (Figura 5B) entre cada par de seções de bloqueio 55, 56. O perfil de inserção 50 também compreende uma segunda parte 52 na forma de uma protuberância adicional que tem uma extensão na direção axial da carcaça. O perfil de inserção 50 mostrado nas figuras 5B-5D é fixado a uma das seções de bloqueio 56 por uma solda em uma ou outra extremidade. Entre as suas extremidades, a segunda parte 52 terá alguma liberdade de movimento axial entre as seções de bloqueio 56, 57 adjacentes.

[0069] Alternativamente, a extremidade livre da primeira parte localizada na abertura da carcaça pode ser estendida por uma distância predeterminada na direção axial da carcaça, para ser mantida na posição entre duas seções de bloqueio adjacentes da carcaça.

[0070] A segunda parte 52 é resiliente ou elástica e é deformada pelo movimento relativo entre as seções de bloqueio 55, 56 adjacentes, tal como indicado nas Figuras 5B-5D. De acordo com este exemplo, o perfil de inserção tem uma seção transversal substancialmente em formato de T. Neste caso a haste forma a primeira parte 51 e a protuberância que forma a segunda parte 52 é a barra transversal. A segunda parte 52 tem uma superfície interna 58 que fica voltada para o eixo central da carcaça 54. A segunda parte 52 é arranjada para continuar em contato com ou adjacente à superfície interna 57 da estrutura da parede para preencher a abertura 53 da carcaça enquanto a carcaça 54 do tubo ascendente se estende, comprime ou flexiona. A Figura 5C mostra uma posição estendida e a Figura 5D mostra uma posição comprimida. Desta maneira, o perfil de inserção 50 pode fechar a abertura de carcaça 53 total ou parcialmente, a fim de eliminar, ou pelo menos reduzir consideravelmente, os proble-mas que estão relacionados à vibração induzida por fluxo causada pela estrutura interna corrugada da parede do tubo ascendente.

[0071] De modo geral, em seu estado descarregado mostrado na Figura 5A, a segunda parte 52 pode cobrir uma grande parte da largura da abertura de carcaça 53 quando as seções de bloqueio 55, 56 adjacentes estão em uma posição estendida (Figura 5C). Quando as seções de bloqueio 55, 56 adjacentes estão em uma posição nominal (Figura 5B), a segunda parte 52 pode cobrir substancialmente toda a largura da abertura de carcaça 53. Quando a abertura é reduzida, a segunda parte é comprimida pelas seções de bloqueio adjacentes para a sua posição comprimida (Figura 5D). Embora deformada, a segunda parte 52 irá manter a sua superfície radialmente interna 58 em ou adjacente à superfície interna 57 da estrutura da parede. Durante a deformação, a barra transversal pode se tornar curvada radialmente para dentro ou para fora, enquanto mantém o contato com as seções de bloqueio adjacentes com as suas bordas longitudinais.

[0072] As figuras 6A-6D mostram um primeiro exemplo alternativo de um perfil 60 de acordo com a invenção, em que o perfil de inserção tem uma parte resiliente. O perfil de inserção 60 na Figura 6A tem um comprimento na direção do enrolamento helicoidal e uma largura W2 na direção axial da carcaça 64 (Figura 6B) em que a largura é variável ao longo de seu comprimento. O perfil de inserção 60 compreende uma primeira parte 61 na forma de uma protuberância que se estende para fora para uma abertura de carcaça 63 (Figura 6B) entre cada par de seções de bloqueio 65, 66. O perfil de inserção 60 também compreende uma segunda parte 62 na forma de uma protuberância adicional que tem uma extensão na direção axial da carcaça. O perfil de inserção 60 mostrado nas Figuras 6B-6D é fixado a uma das seções de bloqueio 66 por uma solda em uma ou outra extremidade. Entre as suas extremidades, a segunda parte 62 terá alguma liberdade de movimento axial entre as seções de bloqueio 66, 67 adjacentes.

[0073] A segunda parte 62 é resiliente ou elástica e é deformada pelo movimento relativo entre as seções de bloqueio 65, 66 adjacentes, tal como indicado nas Figuras 6B-6D. De acordo com este exemplo, o perfil de inserção 60 tem uma seção transversal substancialmente triangular, formando a segunda parte 62, unida à primeira parte 61. A segunda parte triangular 62 tem uma superfície interna 68 que fica voltada para o eixo central da carcaça em ou adjacente à superfície interna 67 da estrutura da parede em sua posição montada. A segunda parte 62 é formada como um corpo sólido que é elástica ou resilientemente deformável. A segunda parte 62 é arranjada para continuar em contato com ou adjacente à superfície interna 67 da estrutura da parede para preencher a abertura de carcaça 63 enquanto a carcaça 64 do tubo ascendente se estende, comprime ou flexiona. A Figura 6C mostra uma posição estendida e a Figura 60 mostra uma posição comprimida. Desta maneira, o perfil de inserção 60 pode fechar a abertura de carcaça 63 total ou parcialmente, a fim de eliminar, ou pelo menos reduzir consideravelmente, os problemas que estão relacionados à vibração induzida por fluxo causada pela estrutura interna corrugada da parede do tubo ascendente.

[0074] De modo geral, em seu estado descarregado mostrado na Figura 6A, a segunda parte 62 pode cobrir uma grande parte da largura da abertura de carcaça 63 quando as seções de bloqueio 65, 66 adjacentes estão em uma posição estendida (Figura 6C). Quando as seções de bloqueios 65, 66 adjacentes estão em uma posição nominal (Figura 6B), a segunda parte 62 pode cobrir substancialmente toda a largura da abertura de carcaça 63. Quando a abertura é reduzida, a segunda parte é comprimida pelas seções de bloqueio adjacentes para a sua posição comprimida (Figura 6D). Embora deformada, a segunda parte 62 irá manter a sua superfície radialmente interna 68 em ou adjacente à superfície interna 67 da estrutura da parede. Durante a deformação do corpo triangular, a superfície radialmente interna 68 pode continuar reta ou se tornar curvada radialmente para dentro ou para fora, enquanto mantém o contato com as seções de bloqueio 65, 66 adjacentes com seus cantos longitudinais.

[0075] As Figuras 7A-7D mostram um primeiro exemplo alternativo adicional de um perfil 70 de acordo com a invenção, em que o perfil de inserção tem uma parte resiliente. O perfil de inserção 70 na Figura 7A tem um comprimento na direção do enrolamento helicoidal e uma largura W3 na direção axial da carcaça 74 (Figura 7B) em que a largura é variável ao longo de seu comprimento. O perfil de inserção 70 compreende uma primeira parte 71 na forma de uma protuberância que se estende para fora para uma abertura de carcaça 73 (Figura 7B) entre cada par de seções de bloqueio 75, 76. O perfil de inserção 70 também compreende uma segunda parte 72 na forma de uma protuberância adicional que tem uma extensão na direção axial da carcaça. O perfil de inserção 70 mostrado nas Figuras 7B-7D é fixado a uma das seções de bloqueio 76 por uma solda em uma ou outra extremidade. Entre as suas extremidades, a segunda parte 72 terá alguma liberdade de movimento axial entre as seções de bloqueio 76, 77 adjacentes.

[0076] A segunda parte 72 é resiliente ou elástica e é deformada pelo movimento relativo entre as seções de bloqueio 75, 76 adjacentes, tal como indicado nas Figuras 7B-7D. De acordo com este exemplo, o perfil de inserção 70 tem uma seção transversal substancialmente triangular, formando a segunda parte 72, unida à primeira parte 71. A segunda parte triangular 72 tem uma superfície interna 78 que fica voltada para o eixo central da carcaça 74 em ou adjacente à superfície interna 77 da estrutura da parede em sua posição montada. A segunda parte 72 contém duas cavidades longitudinais paralelas ocas 72a, 72b que são elástica ou resilientemente deformáveis. A segunda parte 72 é arranjada para continuar em contato com ou adjacente à superfície interna 77 da estrutura da parede para preencher a abertura de carcaça 73 enquanto a carcaça 74 do tubo ascendente se estende, comprime ou flexiona. A Figura 7C mostra uma posição estendida e a Figura 7D mostra uma posição comprimida. Desta maneira, o perfil de inserção 70 pode fechar a abertura 73 da carcaça total ou parcialmente, a fim de eliminar, ou pelo menos reduzir consideravelmente os problemas que estão relacionados com a vibração induzida por fluxo causada pela estrutura interna corrugada da parede do tubo ascendente.

[0077] De modo geral, em seu estado descarregado mostrado na Figura 7A, a segunda parte 72 pode cobrir uma grande parte da largura da abertura de carcaça 73 quando as seções de bloqueio 75, 76 adjacentes estão em uma posição estendida (Figura 7C). Quando as seções de bloqueio 75, 76 adjacentes estão em uma posição nominal (Figura 7B), a segunda parte 72 pode cobrir substancialmente toda a largura da abertura de carcaça 73. Quando a abertura é reduzida, a segunda parte é comprimida pelas seções de bloqueio adjacentes para a sua posição comprimida (Figura 70). Embora deformada, a segunda parte 72 irá manter a sua superfície radialmente interna 78 em ou adjacente à superfície interna 77 da estrutura da parede. Durante a deformação do corpo triangular, a superfície radialmente interna 78 pode continuar reta ou se tornar curvada radialmente para dentro ou para fora, enquanto mantém o contato com as seções de bloqueio 75, 76 adjacentes com suas bordas longitudinais.

[0078] As Figuras 8A-8D mostram um primeiro exemplo alternativo adicional de um perfil 80 de acordo com a invenção, em que o perfil de inserção tem uma parte resiliente. O perfil de inserção 80 na Figura 8A tem um comprimento na direção do enrolamento helicoidal, e uma largura W4 na direção axial da carcaça 84 (Figura 8B) em que a largura é variável ao longo de seu comprimento. O perfil de inserção 80 compreende uma primeira parte 81 na forma de uma protuberância que se estende para fora para uma abertura de carcaça 83 (Figura 8B) entre cada par de seções de bloqueio 85, 86. O perfil de inserção 80 também compreende uma segunda parte 82 na forma de uma protuberância adicional que tem uma extensão na direção axial da carcaça. O perfil de inserção 80 mostrado nas Figuras 8B-8D é fixado a uma das seções de bloqueio 86 ao longo de uma solda longitudinal, por meio do que a segunda parte 82 se estenderá para a seção de bloqueio 87 adjacente.

[0079] A segunda parte 82 é resiliente ou elástica e é deformada pelo movimento relativo entre as seções de bloqueio 85, 86 adjacentes, tal como indicado nas Figuras 8B-8D. De acordo com este exemplo, o perfil de inserção 80 tem uma seção transversal substancialmente oval que forma a segunda parte 82, unida a um lado da primeira parte 81. A segunda parte oval 82 tem uma superfície interna 88 que fica voltada para o eixo central da carcaça 84 em ou adjacente à superfície interna 87 da estrutura da parede em sua posição montada. A segunda parte 82 contém uma única cavidade longitudinal 82a que é elástica ou resilientemente deformável. A segunda parte 82 é arranjada para continuar em contato com ou adjacente à superfície interna 87 da estrutura da parede para preencher a abertura de carcaça 83 enquanto a carcaça 84 do tubo ascendente se estende, comprime ou flexiona. A Figura 8C mostra uma posição estendida e a Figura 80 mostra uma posição comprimida. Desta maneira, o perfil de inserção 80 pode fechar a abertura de carcaça 83 total ou parcialmente, a fim de eliminar, ou pelo menos reduzir consideravelmente, os problemas que estão relacionados com a vibração induzida por fluxo causada pela estrutura interna corrugada da parede do tubo ascendente.

[0080] De modo geral, em seu estado descarregado mostrado na Figura 8A, a segunda parte 82 pode cobrir uma grande parte da largura da abertura de carcaça 83 quando as seções de bloqueio 85, 86 adjacentes estão em uma posição estendida (Figura 8C). Quando as seções de bloqueio 85, 86 adjacentes estão em uma posição nominal (Figura 88), a segunda parte 82 pode cobrir substancialmente toda a largura da abertura de carcaça 83. Quando a abertura é reduzida, a segunda parte é comprimida pelas seções de bloqueio adjacentes para a sua posição comprimida (Figura 80). Embora deformada, a segunda parte 82 irá manter a sua superfície radialmente interna 88 em ou adjacente à superfície interna 87 da estrutura da parede. Durante a deformação do corpo oval, a superfície radial interna 88 pode ser deformada para se tornar curvada radialmente tanto para dentro quanto para fora, enquanto mantém o contato com as seções de bloqueio 85, 86 adjacentes com as suas superfícies de extremidade arredondadas longitudinais.

[0081] As Figuras 9A-9D mostram um primeiro exemplo alternativo adicional de um perfil de inserção 90 de acordo com a invenção, em que o perfil de inserção tem uma parte resiliente. O perfil de inserção 90 na Figura 9A tem um comprimento na direção do enrolamento helicoidal, e uma largura W4 na direção axial da carcaça 94 (Figura 9B) em que a largura é variável ao longo de seu comprimento. O perfil de inserção 90 compreende uma primeira parte 91 na forma de uma protuberância que se estende para fora para uma abertura de carcaça 93 (Figura 9B) entre cada par das seções de bloqueio 95, 96. O perfil de inserção 90 também compreende uma segunda parte 92 na forma de uma protuberância adicional que tem uma extensão na direção axial da carcaça. O perfil de inserção 90 mostrado nas Figuras 9B-9D é fixado a uma das seções de bloqueio 96 ao longo de uma solda longitudinal, por meio do que a segunda parte 92 irá se estender para a seção de bloqueio 97 adjacente.

[0082] A segunda parte 92 é resiliente ou elástica e é deformada pelo movimento relativo entre as seções de bloqueio 95, 96 adjacentes, tal como indicado nas Figuras 9B-9D. De acordo com este exemplo, o perfil de inserção 90 tem uma seção transversal multipoligonal que forma a segunda parte 92, unida a um lado da primeira parte 91. A segunda parte multipoligonal 92 tem uma superfície interna 98 que fica voltada para o eixo central da carcaça 94 em ou adjacente à superfície interna 97 da estrutura da parede em sua posição montada. A segunda parte 92 contém múltiplas cavidades longitudinais 92a, 92b, 92c que são elástica ou resilientemente deformáveis. A segunda parte 92 é arranjada para continuar em contato com ou em adjacente à super- fície interna 97 da estrutura da parede para preencher a abertura de carcaça 93 enquanto a carcaça 94 do tubo ascendente se estende, comprime ou flexiona. A Figura 9C mostra uma posição estendida e a Figura 90 mostra uma posição comprimida. Desta maneira, o perfil de inserção 90 pode fechar a abertura 93 da carcaça total ou parcialmente, a fim de eliminar, ou pelo menos reduzir consideravelmente os proble-mas que estão relacionados com a vibração induzida por fluxo causada pela estrutura interna corrugada da parede do tubo ascendente.

[0083] De modo geral, em seu estado descarregado mostrado na Figura 9A, a segunda parte 92 pode cobrir uma grande parte da largura da abertura de carcaça 93 quando as seções de bloqueio 95, 96 adjacentes estão em uma posição estendida (Figura 9C). Quando as seções de bloqueio 95, 96 adjacentes estão em uma posição nominal (Figura 9B), a segunda parte 92 pode cobrir substancialmente toda a largura da abertura de carcaça 93. Quando a abertura é reduzida, a segunda parte é comprimida pelas seções de bloqueio adjacentes para a sua posição comprimida (Figura 90). Embora deformada, a segunda parte 92 irá manter a sua superfície radialmente interna 98 em ou adjacente à superfície interna 97 da estrutura da parede. Durante a deformação do corpo multipoligonal, a superfície radialmente interna 98 pode ser deformada para se transformar em uma superfície rígida, enquanto mantém o contato com as seções de bloqueio 95, 96 adjacentes com duas superfícies de extremidade opostas. As Figuras 9A-9D mostram um corpo multipoligonal composto por três cavidades pentagonais, cada uma delas conectada à seguinte através de uma borda comum. No entanto, o número de cavidades pode ser variado de 2 a 5 e a seção transversal também pode ser triangular, quadrada ou hexagonal.

[0084] A primeira parte nos exemplos acima pode ser feita de um metal apropriado tal como o aço inoxidável, tal como usado para a carcaça, ou um material de plástico apropriado resistente aos hidrocarbonetos e aos gases ácidos tais como o CO2 e o H2S. A segunda parte nestes exemplos é feita de um material elástico ou resiliente apropriado, tais como materiais de borracha ou elastoméricos, e ligada a ou vulcanizada na primeira parte. A fim de melhorar a aderência entre a primeira e a segunda partes, a primeira parte pode ser provida com uma série de aberturas ao longo de sua borda radialmente interna, permitindo que o material elástico ou resiliente se estenda através das ditas aberturas.

[0085] As Figuras 10A-10D mostram um segundo exemplo de um perfil de inserção 100 de acordo com a invenção, em que o perfil de inserção tem uma seção transversal em formato de T fixa. O perfil de inserção 100 na Figura 10A tem um comprimento na direção do enrolamento helicoidal, e uma largura W6 na direção axial da carcaça 104 (Figura 10B) em que a largura é fixa ao longo de seu comprimento. O perfil de inserção 100 compreende uma primeira parte 101 na forma da haste do formato T que se estende para fora para uma abertura de carcaça 103 (Figura 10B) entre cada par de seções de bloqueio 105, 106. O perfil de inserção 100 também compreende uma segunda parte 102 na forma de barra transversal em formato de T que tem uma extensão na direção axial da carcaça. A largura W6 da segunda parte 102 é maior do que a largura máxima da abertura de carcaça 103. A segunda parte 102 fica em contato com o interior, ou as superfícies internas 107 das seções de bloqueio 105, 106 adjacentes em ambos os lados da abertura de carcaça 103 o tempo todo.

[0086] O perfil de inserção 100 no segundo exemplo forma uma mola helicoidal expandida no contato com a estrutura de parede tubular. Este arranjo é particular- mente apropriado para um perfil de inserção tal como a seção transversal em formato de T fixa descrita acima. Neste caso, a haste do formato de T forma a primeira parte 101 que se estende por uma distância limitada até a abertura de carcaça 103 entre as seções de bloqueio 105, 106 adjacentes. A barra transversal forma a segunda parte 102 que é suportada de maneira móvel pela superfície interna 107 da estrutura da parede em ambos os lados da abertura da carcaça. Um perfil de inserção 100 deste tipo é unido a uma das seções de bloqueio adjacentes, formando a estrutura de parede tubular em cada uma de suas extremidades.

[0087] As Figuras 11A-11D mostram um segundo exemplo alternativo de um perfil de inserção 110 de acordo com a invenção, em que o perfil de inserção também tem uma seção transversal em formato de T fixa. O perfil de inserção 110 na Figura 11A tem um comprimento na direção do enrolamento helicoidal, e uma largura W7 na direção axial da carcaça 114 (Figura 11B) em que a largura é fixa ao longo de seu comprimento. Este arranjo é substancialmente idêntico ao exemplo mostrado nas Figuras 10A-10D. O segundo exemplo alternativo nas Figuras 11A-11D difere do segundo exemplo, uma vez que a haste em formato de T que forma a primeira parte 111 se estende por toda a profundidade radial para a abertura de carcaça 113 entre as seções de bloqueio 115, 116 adjacentes da carcaça 114. A barra transversal forma a segunda parte 112 que é suportada de maneira móvel pela superfície interna 117 da estrutura da parede em ambos os lados da abertura da carcaça. O perfil de inserção 110 no segundo exemplo alternativo forma uma mola helicoidal expandida no contato com a estrutura de parede tubular. O perfil de inserção 110 é unido por meio de soldagem a uma das seções de bloqueio 106 adjacentes, formando a estrutura de parede tubular em cada uma de suas extremidades.

[0088] Alternativamente, o perfil de inserção nas Figuras 11A-11B pode ser unido a uma das seções de bloqueio adjacentes ao longo de todo o seu comprimento, da mesma maneira que foi descrito nas Figuras 8A-8D acima.

[0089] A inserção em formato de T fixa pode ser feita de um metal apropriado tal como o aço inoxidável, tal como usado para a carcaça, ou um material de plástico apropriado resistente aos hidrocarbonetos e aos gases ácidos tais como o CO2 e 0 H2S. Uma inserção de metal pode ser montada de tiras individuais ou ser enrolada em um perfil desejado. Uma inserção de plástico pode, por exemplo, ser extrudada para formar um perfil desejado.

[0090] As dimensões exatas de qualquer um dos perfis de inserção descritos acima variam dependendo do diâmetro e do comprimento da carcaça, do formato em seção transversal dos perfis de bloqueio, que determina a profundidade e o tamanho máximo/mínimo da abertura da carcaça, e as condições operacionais sob as quais a carcaça e o tubo ascendente estão sendo usados.

[0091] A invenção não fica limitada aos exemplos específicos descritos acima. Os exemplos referem-se a um tubo ascendente flexível, mas a invenção pode ser aplicada a outros tubos flexíveis no mesmo campo técnico, tais como linhas de fluxo e ligações em ponte.

Claims

1. Carcaça de tubo flexível interna (21; 31; 54; 64; 74; 84; 94; 104; 114) de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, caracterizada pelo fato de que a carcaça de tubo interna compreende: uma estrutura de parede tubular flexível que compreende uma tira da parede enrolada helicoidal; em que as seções de bloqueio (41,42; 55, 56; 65, 66; 75, 76; 85, 86; 95, 96; 105, 106; 115, 116) de enrolamentos sucessivos da dita tira de parede formam a estrutura da parede; as seções de bloqueio das tiras de parede adjacentes definem um comprimento e são móveis umas com respeito às outras entre uma primeira posição (X1) e uma segunda posição estendida (X2) para alterar o dito comprimento, em que as seções de bloqueio são formadas de maneira tal que uma abertura de carcaça (33; 43; 53; 63; 73; 83; 93; 103; 113) é formada entre as seções de bloqueio adjacentes para acomodar o movimento relativo entre as mesmas com a flexão da estrutura da parede; em que um perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) é localizado na abertura da carcaça da estrutura de parede tubular em um interior (57; 67; 77; 87; 97; 107; 117) da estrutura da parede para cobrir e/ou preencher pelo menos em parte a abertura da carcaça, o dito perfil de inserção compreendendo uma primeira parte (51; 61; 71; 81; 91; 101; 111) na forma de uma protuberância que se estende para fora rumo à abertura da carcaça (53; 63; 73; 83; 93; 103; 113) e uma segunda parte fixada na primeira parte, a segunda parte sendo na forma de uma protuberância tendo uma extensão transversal a abertura da carcaça, em que a segunda parte é resiliente ou elástica e em que a carcaça de tubo é arranjada de modo que em uso a segunda parte é deformada pelo movimento relativo entre as seções de bloqueio adjacentes.

2. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) é arranjado para cobrir pelo menos em parte a abertura da carcaça (33; 43; 53; 63; 73; 83; 93; 103; 113) em ambas a primeira posição (X1) e a segunda posição (X2).

3. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) é formado por uma tira helicoidal, desse modo formando um perfil de inserção helicoidal, o qual é alinhado com a tira de parede helicoidal da estrutura tubular.

4. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) tem um comprimento na direção do enrolamento helicoidal, e uma largura que é variável ao longo de seu comprimento.

5. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o perfil de inserção (50; 100; 110) compreende uma protuberância que tem uma seção transversal em formato de T, onde a barra transversal forma a segunda parte (52; 102; 112).

6. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o perfil de inserção (60; 70) compreende uma protuberância que tem uma seção transversal triangular que forma a segunda parte (61; 71).

7. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o perfil de inserção (70; 80; 90) compreende uma protuberância que tem uma seção transversal oca que forma a segunda parte (72; 82; 92), em que a protuberância tem uma superfície interna em ou adjacente à superfície interna da estrutura da parede.

8. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o perfil de inserção (70; 90) compreende uma protuberância que tem uma seção transversal oca que compreende múltiplas cavidades (72a, 72b; 92a, 92b; 92c) que formam a segunda parte, em que a protuberância tem uma superfície interna em ou adjacente à superfície interna da estrutura da parede.

9. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, caracterizadapelo fato de que o perfil de inserção (50; 100; 110) tem uma seção transversal em formato de T, onde a haste se estende para a abertura da carcaça (53; 103; 113).

10. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a barra transversal fica em contato com o interior (57; 107; 117) da estrutura da parede em pelo menos um lado da abertura da carcaça.

11. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com qualquer uma das reivindicações acima 1-10, caracterizadapelo fato de que o perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) é unido a uma das tiras da parede adjacentes para formar a estrutura de parede tubular.

12. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que o perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) é unido a uma das tiras de parede adjacentes que formam a estrutura de parede tubular ao longo de pelo menos uma maior parte da sua extensão longitudinal.

13. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizadapelo fato de que o perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) é unido por meio de soldagem ou solda branca.

14. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizadapelo fato de que o perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) é unido por uma parte de bloqueio do perfil de inserção que se estende axialmente entre as seções de bloqueio da tira de parede enrolada helicoidal e coopera com um sulco em uma das tiras de parede adjacentes.

15. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que o perfil de inserção (100; 110) forma uma mola helicoidal expandida no contato com a estrutura de parede tubular.

16. Carcaça de tubo flexível interna de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que o perfil de inserção (100; 110) é unido a uma das tiras de parede adjacentes que formam a estrutura de parede tubular em cada uma de suas extremidades.

17. Método de fabricação de uma carcaça de tubo flexível interna (21; 31; 54; 64; 74; 84; 94; 104; 114) de um tubo ascendente flexível (20), linha de fluxo ou ligações em ponte, o método caracterizado pelo fato de que compreende: a formação de uma estrutura de parede que compreende seções de bloqueio (41, 42; 55, 56; 65, 66; 75, 76; 85, 86; 95, 96; 105, 106; 115, 116), de maneira tal que as seções de bloqueio de cada par definem um comprimento e são móveis umas com respeito às outras entre uma primeira posição comprimida (X1) e uma segunda posição estendida (X2) para alterar o dito comprimento, e em que uma abertura da carcaça (33; 43; 53; 63; 73; 83; 93; 103; 113) é formada entre as seções de bloqueio para acomodar o movimento relativo entre as mesmas; a localização de um perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) que entra em contato com a estrutura da parede em um interior (57; 67; 77; 87; 97; 107; 117) da estrutura da parede, de maneira tal que a inserção cobre pelo menos parcial- mente a abertura da carcaça, em que o dito perfil de inserção compreende uma primeira parte na forma de uma protuberância que se estende para fora rumo à abertura da carcaça e uma segunda parte fixada na primeira parte, a segunda parte sendo na forma de uma protuberância tendo uma extensão transversal a abertura da carcaça, em que a segunda parte é resiliente ou elástica; e o arranjo da carcaça de tubo de modo que em uso a segunda parte é deformada pelo movimento relativo entre as seções de bloqueio adjacentes.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui o enrolamento helicoidal de uma tira de parede para formar a estrutura de parede tubular, seções de bloqueio (41,42; 55, 56; 65, 66; 75, 76; 85, 86; 95, 96; 105, 106; 115, 116) que compreendem seções de bloqueio de enrolamentos sucessivos da tira de parede; e em que o perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) está na forma de uma tira perfilada, e o método também inclui o enrolamento do perfil de inserção para seguir e alinhar com a tira de parede.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que as etapas de enrolamento da tira da parede e de enrolamento do perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) são executadas em sucessão e repetidas.

20. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que as etapas de enrolamento da tira da parede e do perfil de inserção (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110) são executadas simultaneamente.