BR112015026073B1 - tubo flexível, seu método de montagem e aparelho para utilização na fabricação do mesmo - Google Patents

Abstract

TUBO FLEXÍVEL E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE TUBO FLEXÍVEL. São descritos um tubo flexível e um método de produção de um tubo flexível. O método inclui a flexão de fios de armadura (106) de um corpo de tubo flexível (100) a cerca de 10 a 50 graus a partir de um eixo longitudinal do corpo de tubo (100) utilizando um membro de colar temporário (408); inserção de um membro de colar adicional (406) radialmente para dentro dos fios de armadura flexionados (106), tal que uma porção dos fios de armadura repouse sobre o membro de colar adicional; e junção do corpo de tubo flexível (100) e membro de colar adicional (406) com um corpo de conector de extremidade (402).

Description

[0001] A presente invenção se refere a componentes de tubo flexivel e um método de fabricação de um tubo flexivel. Em particular, mas não exclusivamente, a presente invenção se refere a um método de finalização de camadas de tubo, tais como fios enrolados, em um conector de extremidade.

[0002] Tradicionalmente, o tubo flexivel é utilizado para o transporte de fluidos de produção, tais como óleo e/ou gás e/ou água, de um local para outro. O tubo flexivel é particularmente útil na conexão de uma locação submarina (que pode estar em água ultraprofunda, isto é, 1000 metros ou mais) a uma locação no nivel do mar. O tubo pode ter um diâmetro interno de, tipicamente, até cerca de 0,6 metro (por exemplo, os diâmetros podem variar desde 0,05 metro até 0,6 metro) . O tubo flexivel é geralmente formado como um conjunto de um corpo de tubo flexivel e um ou mais conectores de extremidade. O corpo de tubo é tipicamente formado como uma combinação de materiais em camadas que formam um conduto contendo pressão. A estrutura de tubo permite grandes desvios sem causar tensões de flexão que comprometam a funcionalidade do tubo durante seu tempo de vida, o corpo de tubo é geralmente construído como uma estrutura combinada, incluindo camadas de polimero e/ou metálicas e/ou compósitas. Por exemplo, um corpo de tubo pode incluir camadas de polímero e metal, ou camadas de polímero e compósitas, ou camadas de polímero, de metal e compósitas. Cada camada do corpo do tubo é cuidadosamente finalizada em um conector de extremidade para assegurar que cada camada seja fixada separadamente e ligada no conector de extremidade com rotas de vazamento evitadas.

[0003] Em muitos projetos conhecidos de tubo flexível, o corpo de tubo inclui uma ou mais camadas de armadura de tração. A carga principal em tal camada é a tração. Em aplicações de alta pressão, tais como em ambientes de águas profundas e ultraprofundas, a camada de armadura de tração sofre altas cargas de tração a partir de uma combinação da carga de tampa de extremidade de pressão interna e o peso autossustentado do tubo flexível. Isto pode causar falha no tubo flexível, uma vez que tais condições são experimentadas por períodos de tempo prolongados. Uma camada de armadura de tração é geralmente formada por uma pluralidade de fios metálicos (para conferir resistência à camada), os quais estão localizados em uma camada interna e são enrolados de forma helicoidal ao longo do comprimento do tubo com um ângulo de torção, tipicamente, entre cerca de 10° e 55°. As camadas de armadura de tração são frequentemente contraenroladas em pares.

[0004] Tubos flexíveis não-aderentes têm sido utilizados para exploração em águas profundas (menos de 3.300 pés (1.005,84 metros)) e águas ultraprofundas (mais de 3.300 pés) . O aumento da demanda por petróleo está fazendo a exploração ocorrer em profundidades cada vez maiores, onde fatores ambientais são mais extremos. Por exemplo, em tais ambientes de água profunda e ultraprofunda, a temperatura do fundo do oceano aumenta o risco de resfriamento de fluidos de produção para uma temperatura gue pode levar ao blogueio do tubo. Profundidades maiores também aumentam a pressão associada ao ambiente em que o tubo flexível precisa operar. Por exemplo, um tubo flexível pode precisar operar com pressões externas que vão de 0,1 MPa até 30 MPa atuando sobre o tubo. Da mesma forma, o transporte de petróleo, gás ou água pode originar elevadas pressões que atuam no tubo flexível, partindo de dentro, por exemplo, com pressões internas que variam de zero a 140 MPa do fluido de perfuração atuando sobre o tubo. Como resultado, aumenta-se a necessidade de altos níveis de desempenho das camadas de armadura do corpo de tubo flexível.

[0005] O tubo flexível também pode ser usado para aplicações em águas rasas (por exemplo, menos de cerca de 500 metros de profundidade) ou mesmo para aplicações na costa (terrestres) .

[0006] Os conectores de extremidade de um tubo flexível podem ser usados para conectar segmentos de corpo de tubo flexível em conjunto ou para conectá-los ao equipamento terminal, tal como estruturas submarinas rígidas ou instalações flutuantes. Como tal, dentre outras utilizações variadas, o tubo flexível pode ser usado para prover um conjunto de riser para o transporte de fluidos a partir de uma linha de fluxo submarina para uma estrutura flutuante. Em tal conjunto de riser, um primeiro segmento de tubo flexível pode ser conectado a um ou mais segmentos adicionais de tubo flexível. Cada segmento de tubo flexível inclui, pelo menos, um conector de extremidade. A Fig. 2 ilustra um conjunto de riser 200 adequado para o transporte de fluido de produção, tal como óleo e/ou gás e/ou água de uma locação submarina 201 para uma instalação flutuante 202.

[0007] Uma seção transversal de um conjunto de conector de extremidade 300 conhecido é mostrada na Fig. 3. O conector de extremidade 300 inclui um corpo de conector de extremidade 301, que inclui um orifício interno 302 que corre ao longo do seu comprimento. O corpo de conector de extremidade é feito de aço ou outro material rígido. Em uma primeira extremidade do corpo de conector de extremidade 301, é definida uma região de cavidade aberta 303, em que uma extremidade de um segmento de corpo de tubo flexível 100 é localizada e, em seguida, finalizada. Em uma outra extremidade do corpo de conector de extremidade 301 está um conector 304. Este é formado como uma região substancialmente alargada em forma de disco sobre o corpo de conector de extremidade. O conector pode ser conectado diretamente a um conector correspondente de um outro corpo de conector de extremidade de um segmento adjacente do corpo de tubo flexível. Isto pode ser feito por meio de parafusos ou qualquer outra forma de mecanismo de fixação. Em tal configuração, os conectores de extremidade estariam localizados em uma configuração de oposição. Alternativamente, o conector 304 pode estar conectado a uma estrutura estacionária ou flutuante, tal como um navio, plataforma ou outra estrutura deste tipo. Várias camadas do corpo de tubo flexivel são introduzidas ao conjunto de conector de extremidade, cortadas no comprimento adequado e acopladas de forma estanque com uma porção particular do conector de extremidade.

[0008] É bem conhecido que existem muitos problemas associados com o fornecimento de conectores de extremidade a extremidades de corpo de tubo flexivel. Os conectores de extremidade devem garantir tanto boa fixação como boa vedação. Existe uma necessidade de vedar o orificio do corpo de tubo flexivel com o orificio do conector de extremidade. Problemas específicos ocorrem quando as várias camadas específicas do corpo de tubo flexível multicamadas são finalizadas. 0 corpo de tubo flexível pode incluir camadas que têm características materiais muito diferentes, tais como camadas de polímero simples e/ou camadas metálicas entrelaçadas. A finalização de cada uma destas camadas em um conector de extremidade traz consigo problemas característicos.

[0009] Normalmente, os fios de armadura de tração podem ser posicionados de forma segura no conjunto de conector de extremidade utilizando um "adaptador". Será apreciado que uma pluralidade de fios de armadura de tração é usada para formar uma camada de armadura de tração (sendo enrolada de forma helicoidal em ângulo relativamente baixo) e, portanto, pode ser difícil manusear tal pluralidade de fios que formam uma camada, particularmente, após os fios serem cortados e tenderem a enviesar naturalmente longe de sua posição enrolada de forma helicoidal. O adaptador é um dispositivo que é temporariamente conectado ao tubo flexível para lidar com os fios de armadura de tração à medida que são cortados e posicionados no conector de extremidade, e para manter os fios bem para fora do caminho, para permitir o acesso de forma que as atividades de finalização relacionadas às subcamadas 103 e 102 do corpo de tubo flexível progridam. Um adaptador tem um corpo anular para posicionamento sobre um corpo de tubo, geralmente sobre uma borda externa, e uma variedade de braços de retenção que se estendem no sentido da extremidade cortada do corpo de tubo com membros de gancho para manter os fios de armadura em uma determinada posição. Colares temporários separados adicionais são posicionados onde os fios de armadura saem do corpo de tubo flexível, a fim de controlar o raio de flexão dos fios à medida que são manipulados durante os processos de conexão de extremidade.

[0010] Um método conhecido para finalização de um segmento de corpo de tubo flexível será descrito com referência à Fig. 3. O corpo de tubo flexível 100 deve ser finalizado em um conector de extremidade 300. A extremidade do corpo de tubo flexível é cortada transversalmente em um comprimento desejado. A seguir, várias partes do conector de extremidade são rosqueadas, neste estágio, na extremidade aberta do tubo. Estas partes incluem uma camisa 307, uma placa de extremidade (capa externa) 310, e anel de vedação externo 311. Em seguida, as várias camadas que compõem o tubo flexível multicamadas são cortadas em comprimentos selecionados. Por exemplo, a borda externa 108 é cortada muito mais curta do que a carcaça 101 e a camada de barreira 102, enquanto as camadas de armadura de tração são cortadas ainda mais longas. Em seguida, uma capa externa 412 é encaixada na posição na extremidade aberta do corpo de tubo flexivel. Por exemplo, o gargalo da capa externa pode ser encaixado entre a borda externa e a camada de armadura de tração mais externa. Uma vez encaixada na posição, a capa externa é mantida no lugar por pressão entre as camadas do corpo de tubo flexivel. Estas apertam o gargalo da capa externa, bloqueando-a efetivamente no lugar.

[0011] Uma vez que a capa externa foi inserida entre a borda externa 108 e a camada externa de armaduras de tração 106, o adaptador é conectado ao corpo de tubo flexivel atrás da posição da capa. Após o adaptador estar na posição, cada fio de armadura de tração individual é atendido separadamente, por exemplo, por meio de ferramentas para cravar o fio e manipular o fio longe da formação helicoidal para uma forma linear. Em seguida, o fio é puxado para trás para cerca de 90 graus (isto é, perpendicular ao eixo longitudinal do tubo) e posicionado em um braço de retenção do adaptador. A pluralidade de braços no adaptador é configurada para receber e reter as extremidades dos fios de armadura, uma vez que cada um é flexionado até cerca de uma posição de 90 graus a partir do eixo longitudinal do corpo de tubo flexivel. Isto é continuado com todos os fios espaçados uniformemente com os braços de retenção. A tensão ocorre em uma região selecionada 708. Como mostrado na Fig. 3, esta região corresponde ao local da superfície interna da capa externa. Uma vez que os fios de tração são flexionados longe do eixo do tubo, as camadas internas, por exemplo, carcaça 101, camada de barreira 102, camada de armadura de pressão 103, são finalizadas em um conector de extremidade posicionando a extremidade cortada de cada camada contra o corpo do conector de extremidade, com o uso apropriado de vedações e membros de colar. Em seguida, cada fio de tração é novamente tratado separadamente e retirado do braço de retenção do adaptador e, utilizando as ferramentas adequadas, gradualmente flexionado na direção do eixo de tubo e na direção do conector de extremidade para uma posição como mostrada na Fig. 3. Os fios são, em seguida, mantidos na posição através da utilização de correias para fechar as extremidades dos fios.

[0012] Um colar interno 500 pode, em seguida, ser fixado em uma posição em relação à capa externa 412. Isto pode ser conseguido por meio de parafusos longos 314 ou alguns outros meios de fixação deste tipo. Uma vez que as camadas de armadura foram dobradas longe de estarem paralelas à camada de barreira e o colar interno está no lugar, um anel de vedação 600 é colocado em torno da extremidade de abertura do tubo. O corpo do conector de extremidade 301 é, em seguida, movido no sentido da extremidade do corpo do colar interno 500. A ação de extrair o corpo do conector de extremidade no tubo forja o anel de vedação interna 600 para baixo na barreira de fluidos. O corpo do conector de extremidade 301 é, em seguida, movido no sentido da extremidade do corpo do colar interno 500. À medida que o conector de extremidade é movido na direção do tubo flexível, o tubo flexível pode ser mantido em uma posição rígida pelo colar interno e capa externa. À medida que o corpo do conector de extremidade é movido em uma direção ilustrada pela seta A na Fig. 3, uma superfície de engate formada como parte do ombro 402 impulsiona o anel de vedação em uma relação de apoio com o colar interno. Além disso, o movimento da esquerda para a direita, como mostrado na Fig. 3, faz com que o ombro do conector de extremidade impulsione a porção em forma de cunha do anel de vedação para dentro em uma relação de vedação próxima com uma camada externa da camada de barreira do corpo de tubo flexível. Isto energiza a vedação. O corpo do conector de extremidade 301 pode, em seguida, ser aparafusado ao colar interno por meio de parafusos ou qualquer outro mecanismo de fixação. As extremidades livres 312 dos fios de armadura são, depois, dobradas para uma posição dentro da cavidade 313, que é parcialmente definida neste estágio. Tal posição é geralmente ilustrada na Fig. 3. Os fios de armadura podem ser suportados em uma superfície de rebordo externa do corpo do colar interno e uma superfície externa do corpo do conector de extremidade. Os fios podem ser mantidos no lugar utilizando cintas. A camisa externa 307 é, em seguida, fixada por meio de parafusos 308, ao arqueamento do corpo de conector de extremidade 301. Isto forma a cavidade 313. O anel de vedação externo 309, anteriormente preso no corpo de tubo flexivel, é, agora, trazido para a posição deslizando- o em uma direção ilustrada pela seta B na Fig. 3, para dentro do espaço formado entre uma superfície interna da camisa 307 e a borda externa 108 do corpo de tubo flexivel. O anel de extremidade 310 é, em seguida, aparafusado à camisa. À medida que o anel é preso, este é impulsionado em uma direção ilustrada como a direção B na Fig. 3 na direção da camisa. Esta impulsiona o anel de vedação 309 para a superfície de apoio 311 na camisa que ativa a vedação. Neste estágio, o conector de extremidade é suspenso em uma direção vertical. Epóxi ou algum outro selante fluido é, em seguida, injetado através das portas de injeção (não mostradas) para preencher a cavidade 313 no conector de extremidade. Isso bloqueia os fios ainda mais no lugar e ajuda a melhorar a integridade mecânica geral.

[0013] A flexão dos fios de armadura de tração referida acima pode causar deformação plástica e adicionar tensão aos fios, levando à fadiga e reduzindo, possivelmente, a vida útil de um tubo montado.

[0014] O documento W003/004921 divulga um tubo flexivel, em que os fios de armadura são finalizados em um conector de extremidade por flexão severa dos fios de armadura.

[0015] O documento US2012/0211975 descreve um conector de extremidade e método de montagem de um tubo flexivel, em que a flexão do fio de armadura de tração é reduzida. No entanto, este documento não revela claramente a forma de alcançar o arranjo mostrado, ou as etapas do método necessárias para permitir o acesso às camadas radialmente internas do corpo de tubo flexivel.

[0016] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de montagem de um tubo flexivel, que compreende: flexionar os fios de armadura de um corpo de tubo flexivel cerca de 10 a 50 graus a partir de um eixo longitudinal do corpo de tubo utilizando um membro de colar temporário; inserir um membro de colar adicional radialmente para dentro dos fios de armadura flexionados, tal que uma parte dos fios de armadura assente sobre o membro de colar adicional; e unir o corpo de tubo flexível e o membro de colar adicional com um corpo de conector de extremidade.

[0017] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um tubo flexivel montado pelo método descrito acima.

[0018] Certas concretizações da presente invenção proporcionam a vantagem de que os fios de armadura não necessitam ser flexionados para fora do eixo de tubo em um grande grau em comparação a alguns métodos conhecidos. Portanto, a deformação plástica e elástica dos fios de armadura é reduzida, reduzindo a concentração de tensão no ponto de flexão, o que pode levar a um aumento no tempo de vida de fadiga da camada de armadura.

[0019] Certas concretizações da invenção proporcionam um tubo flexivel com fios de armadura que foram flexionados para fora do eixo de tubo em apenas um pequeno grau, tendo, assim, reduzida deformação plástica e elástica, reduzida concentração de tensão no ponto de flexão e, possivelmente, maior tempo de vida de fadiga da camada de armadura.

[0020] Concretizações da invenção são descritas adicionalmente a seguir com referência aos desenhos anexos, em que: As Figs, la e lb ilustram um corpo de tubo flexivel; A Fig. 2 ilustra um conjunto de riser; A Fig. 3 ilustra um conjunto de conector de extremidade conhecido; A Fig. 4 ilustra um conjunto de conector de extremidade de acordo com a invenção; A Fig. 5 ilustra um conjunto de conector de extremidade durante um estágio de fabricação; As Figs. 6a a 6c ilustram um método de fabricação de urn conjunto de conector de extremidade; A Fig. 7 ilustra um conjunto de conector de extremidade alternativo durante um estágio de fabricação; As Figs. 8 a 10 ilustram perfis de membros de colar alternativos; As Figs. 11A a 11C ilustram um método alternativo de fabricação de um conjunto de conector de extremidade; e A Fig. 12 ilustra um aparelho.

[0021] Nos desenhos, números de referência similares referem-se a partes similares.

[0022] Ao longo desta descrição, será feita referência a um tubo flexivel. Deve ser entendido que um tubo flexivel é um conjunto de uma parte de um corpo de tubo e um ou mais conectores de extremidade, em cada um dos quais uma respectiva extremidade do corpo de tubo é finalizada. A Fig. la ilustra como o corpo de tubo 100 é formado de acordo com uma concretização da presente invenção a partir de uma combinação de materiais em camadas que formam um conduto contendo pressão. Embora uma variedade de camadas particulares seja ilustrada na Fig. la, deve ser entendido que a presente invenção é amplamente aplicável a estruturas de corpo de tubo coaxiais, incluindo duas ou mais camadas fabricadas a partir de uma variedade de materiais possíveis. Por exemplo, o corpo de tubo pode ser formado de camadas de polímero, camadas metálicas, camadas compósitas ou uma combinação de diferentes materiais. Deve ser ainda notado que as espessuras das camadas são mostradas apenas para fins ilustrativos. Como aqui utilizado, o termo "compósito" é utilizado para referir-se genericamente a um material que é formado de dois ou mais materiais diferentes, por exemplo, um material formado de um material matriz e fibras de reforço.

[0023] Como ilustrado na Fig. la, um corpo de tubo inclui uma camada de carcaça mais interna opcional 101. A carcaça fornece uma construção interligada que pode ser utilizada como a camada mais interna para evitar, total ou parcialmente, o colapso de uma borda de pressão interna 102 devido à descompressão de tubo, pressão externa e pressão de armadura de tração e cargas de esmagamento mecânico. A camada de carcaça é, geralmente, uma camada metálica, formada de aço inoxidável, por exemplo. A camada de carcaça também pode ser formada de material compósito, polimero ou outro material, ou uma combinação de materiais. Será apreciado que certas concretizações da presente invenção são aplicáveis a operações de "abertura lisa" (isto é, sem uma carcaça), bem como aplicações de "orificio rugoso" (com uma carcaça) .

[0024] A borda de pressão interna 102 funciona como uma camada de retenção de fluidos e compreende uma camada de polimero que garante a integridade do fluido interno. Deve ser entendido que esta camada pode, sozinha, compreender uma variedade de subcamadas. Será apreciado que, quando a camada de carcaça opcional é utilizada, a borda de pressão interna é geralmente referida pelos versados na técnica como uma camada de barreira. Em operações sem uma carcaça deste tipo (denominadas operações de abertura lisa), a borda de pressão interna pode ser referida como um revestimento.

[0025] Uma camada de armadura de pressão opcional 103 é uma camada estrutural que aumenta a resistência do tubo flexivel à pressão interna e externa e cargas de esmagamento mecânico. A camada também suporta, estruturalmente, a borda de pressão interna, e, tipicamente, pode ser formada de uma construção entrelaçada de fios enrolados com um ângulo de torção próximo de 90°. A camada de armadura de pressão é, geralmente, uma camada metálica, formada de aço de carbono, por exemplo. A camada de armadura de pressão também pode ser formada de material compósito, polimero ou outro material, ou uma combinação de materiais.

[0026] O corpo de tubo flexivel também inclui uma primeira camada de armadura de tração 105 e uma segunda camada de armadura de tração opcional 106. Cada camada de armadura de tração é usada para sustentar cargas de tração e pressão interna. A camada de armadura de tração é, geralmente, formada de uma pluralidade de fios (para conferir resistência à camada) que está localizada sobre uma camada interna e enrolada de forma helicoidal ao longo do comprimento do tubo com um ângulo de torção, tipicamente, entre cerca de 10° a 55°. As camadas de armadura de tração são frequentemente contraenroladas em pares. As camadas de armadura de tração são, geralmente, camadas metálicas, formadas de aço carbono, por exemplo. As camadas de armadura de tração também podem ser formadas de material compósito, polimero, ou outro material, ou uma combinação de materiais.

[0027] O corpo de tubo flexivel mostrado também inclui camadas opcionais de fita 104 que ajudam a conter camadas subjacentes e, em certa medida, evitar a abrasão entre camadas adjacentes. A camada de fita pode ser um material de polimero ou compósito ou uma combinação de materiais.

[0028] O corpo de tubo flexível também inclui, tipicamente, camadas opcionais de isolamento 107 e uma borda externa 108, que compreende uma camada de polímero usada para proteger o tubo contra a penetração de água do mar e outros ambientes externos, corrosão, abrasão e danos mecânicos.

[0029] A Fig. 1b mostra outro corpo de tubo 100' ilustrando um possível ângulo de torção dos fios de armadura de tração 105, 106.

[0030] Cada tubo flexível compreende pelo menos uma porção, algumas vezes, referida como um segmento ou seção de corpo de tubo 100 em conjunto com um conector de extremidade localizado em pelo menos uma extremidade do tubo flexível. Um conector de extremidade provê um dispositivo mecânico, que forma a transição entre o corpo de tubo flexível e um conector. As diferentes camadas de tubo, como mostrado, por exemplo, na Fig. la ou 1b, são finalizadas no conector de extremidade de tal forma a transferir a carga entre o tubo flexível e o conector.

[0031] A Fig. 2 ilustra um conjunto de riser 200 adequado para o transporte de fluidos de produção, tais como óleo e/ou gás e/ou água de uma locação submarina 201 para uma instalação flutuante 202. Por exemplo, na Fig. 2, a locação submarina 201 inclui uma linha de fluxo submarina. A linha de fluxo flexível 205 compreende um tubo flexivel, no todo ou em parte, assentado no leito marinho 204 ou enterrado abaixo do leito marinho e usado em uma aplicação estática. A instalação flutuante pode ser provida por uma plataforma e/ou boia ou, como ilustrado na Fig. 2, um navio. O conjunto de tudo de elevação 200 é fornecido como um riser flexível, isto é, um tubo flexível 203 que conecta o navio à instalação do leito marinho. O tubo flexível pode estar em segmentos do corpo de tubo flexível com conectores de extremidade de conexão. Será apreciado que existem diferentes tipos de riser, como é bem conhecido pelos versados na técnica. Concretizações da presente invenção podem ser usadas com qualquer tipo de riser, tal como um suspenso livremente (livre, tudo de elevação em catenária), um riser contido em certa medida (boias, correntes), riser totalmente contido ou fechado em um tubo (tubos em I ou J). A Fig. 2 também ilustra como as porções de tubo flexível podem ser utilizadas como uma linha de fluxo 205 ou ligação em ponte 206.

[0032] Uma concretização da invenção será agora descrita com referência às Figs. 4 a 6. Como mostrado na Fig. 4, um conjunto de conector de extremidade 400 inclui um corpo de tubo flexível 100 e um conector de extremidade 450. Pode ser observado que o conector de extremidade 450 é modificado em comparação a alguns conectores de extremidade conhecidos. O corpo anular 402 foi encurtado ou cortado, de tal modo que, em vez de se estender sob uma camisa 307 (cerca de 50% do caminho sob a camisa, ver Fig. 3), o corpo anular 402 se estende em torno da região de uma extremidade de uma camisa 404, sem se estender sob a camisa mais do que 50 mm, e apropriadamente sem se estender sob a camisa mais do que 25 mm. O membro anular 402 é conectado com um membro de colar anular 406 que se apoia com o membro anular 4 02 em uma extremidade do mesmo e se estende para fora do membro anular e sob a camisa 404 (no conjunto finalizado).

[0033] Como tal, o corpo anular e o membro de colar podem ser considerados em conjunto como membro anular dividido.

[0034] Com referência à Fig. 5, um método de montagem de um tubo flexivel inclui a flexão de fios de armadura de tração de um corpo de tubo flexivel em uma região selecionada 410 cerca de 20 graus a partir de um eixo longitudinal do corpo de tubo utilizando um membro de colar temporário 408. Os fios de armadura podem ser flexionados manualmente ou por máquina. Aqui, os fios são flexionados individualmente longe do eixo do tubo e posicionados para serem mantidos por uma região de gancho 418 do membro de colar temporário 408.

[0035] O membro de colar temporário 408 inclui uma porção de corpo anular 414 para inserir sobre a camada de armadura de tração 106 em torno da região selecionada 410 e em uma relação de apoio com a capa externa 412. A curvatura da superfície do membro de colar temporário pode ser de derivação geométrica para o objetivo de estender temporariamente uma superfície de abertura cônica ou curvada presente na seção de corpo da capa externa 412. A porção de corpo anular pode ser fornecida em várias (pelo menos duas) seções que são fixadas ou conectadas em série em torno da circunferência do tubo, e, como tal, podem ser adicionadas ou removidas de uma forma modular, conforme necessário ou conforme o mais apropriado para tubos de diâmetro maior ou menor (e, respectivamente, maior ou menor circunferência). O membro de colar temporário 408 também inclui uma série de membros de braco 416 conectados em uma extremidade do mesmo para a porção de corpo anular e que se estende para fora de uma região de gancho 418 a uma extremidade adicional.

[0036] A Fig. 12 mostra outra vista do membro de colar temporário 408, a partir de uma direção ortogonal à vista da Fig. 5.

[0037] O número de membros de braço 416 pode variar e ser escolhido de acordo com o número de fios de armadura a ser montado no tubo flexivel. Aqui, há 10 membros de braço. Regiões de gancho podem ser providas em múltiplos sobre cada membro de braço, estendendo-se em uma ou em ambas as direções circunferenciais (se estendendo em ambas as direções na Fig. 12). Cada região de gancho de cada membro de braço pode ser usada para manter um ou mais fios de armadura de tração em uma posição desejada, os fios de armadura tendo sido flexionados em torno de 20 graus a partir do eixo do tubo. Os próprios braços podem ser móveis, por exemplo, sendo pivotáveis contra a porção de corpo para mover mecanicamente os fios de armadura longe do eixo longitudinal do corpo de tubo.

[0038] Antes do estágio de flexão dos fios de armadura, uma capa externa 412 pode ser inserida entre uma camada de proteção externa 108 e uma camada de armadura de tração radialmente externa 106. Em seguida, o membro de colar temporário 408 é aplicado sobre a camada de armadura de tração 106 a ser posicionada na região selecionada de flexão e de apoio em uma extremidade do mesmo (a extremidade oposta à extremidade que tem os braços) com a capa 412. Uma concretização similar é mostrada na Fig. 6a em que um membro de colar temporário é concebido para se apoiar e sobrepor uma capa externa 412. O apoio com a capa 412 ajuda a impedir que o corpo do membro de colar temporário se mova à medida que os fios de armadura são flexionados para fora, atuando como um ponto de aperto contra o qual as forças são aplicadas durante a flexão.

[0039] Como mostrado na Fig. 6b, o membro de colar 406 pode, em seguida, ser adicionado ao conjunto por inserção sob as porções flexionadas dos fios de armadura de tração 106. As extremidades dos fios de armadura, portanto, irão assentar radialmente para fora do membro de colar 406. Aqui, o membro de colar é moldado com uma seção transversal que tem uma extremidade cônica 420, afunilada em cerca de 20 graus, tal que os fios de armadura flexionados 106 assentam de forma substancialmente precisa sobre a extremidade cônica do membro de colar 420. Nesta concretização, o membro de colar 406 é moldado para também receber e finalizar uma camada de corpo de tubo adicional, sendo uma camada de armadura de pressão 103. A superfície radialmente interna do membro de colar 406 é escalonada de modo que uma extremidade da camada de armadura de pressão 103 se apoie com a etapa do membro de colar. Nesta concretização, parte do membro anular 402 anteriormente descrito foi entregue para formar uma seção de flange 430 no membro de colar 406, a fim de fornecer uma conexão com a camisa 404.

[0040] Em seguida, como mostrado na Fig. 6c, os fios de armadura de tração 106 são frisados e presos ao membro de colar 406 para mantê-los na posição, permitindo que o membro de colar temporário seja removido.

[0041] Em seguida, uma camisa é deslizada sobre a área de finalização e conectada de forma vedável com a camada de proteção externa 108, e também com o membro de colar 406 utilizando parafusos ou uma conexão roscada apropriada. A camisa atua como um alojador para cobrir as várias camadas de finalização do corpo de tubo e pode alojar outras características, tais como tubos de remoção de gás, fios sensores ou similares. Em seguida, o corpo anular 402 é acoplado com uma extremidade do membro de colar 406, trazendo o corpo anular em uma posição de apoio contra uma face de extremidade do membro de anel (a extremidade oposta à extremidade cônica). As camadas radialmente mais internas, isto é, a carcaça 101 e camada de barreira 102 são finalizadas contra uma superfície radialmente interna em série do corpo anular 402, incorporando um membro de vedação (de uma maneira conhecida) para evitar a entrada de fluido a partir do orifício do corpo de tubo em utilização. O corpo anular e o membro de colar são afixados por meio de parafusos longos 422 (de um modo conhecido per se).

[0042] A Fig. 7 mostra outra concretização da invenção, na qual os fios de armadura são flexionados cerca de 45 graus a partir de um eixo longitudinal do corpo de tubo flexivel. Este método é realizado de um modo similar ao método descrito acima ilustrado na Fig. 6, embora uma modificação seja feita ao membro de colar temporário, dando ao membro de colar temporário uma superfície curvada contra a qual os fios de armadura de tração podem ser flexionados para aliviar gradualmente os fios longe do eixo longitudinal do corpo de tubo. Os braços 416 são dispostos para manter os fios de armadura de tração a cerca de 45 graus a partir do eixo do corpo de tubo.

[0043] Várias modificações aos modelos detalhados como descritos acima são possíveis.

[0044] Embora os exemplos acima descrevam a tensão dos fios em torno de 20 graus ou 45 graus, outros ângulos poderiam ser feitos, por exemplo, um ângulo na faixa de cerca de 10 a 50 graus ou de 10 a 40 graus ou de 10 a 30 graus, por exemplo.

[0045] Embora o exemplo descrito acima utilize um membro de colar 406 tendo um perfil com uma extremidade cônica, outros perfis são possíveis. As Figs. 7, 8, 9 e 10 ilustram diferentes perfis de membro de colar possíveis contra os quais uma camada de armadura é sobreposta. O membro de colar pode ter uma superfície curva para gradualmente flexionar contra ela os fios de armadura, como mostrado na Fig. 7. Ou o membro de colar pode ter uma superfície plana ou chanfrada, ou outro perfil, de acordo com a invenção.

[0046] As Figs. 11a a 11c ilustram um método de incorporação de um perfil de membro de colar alternativo 1102. Como pode ser visto, o membro de colar 1102 é um pouco menor do que o membro de colar 406, e o corpo anular 1104 do conector de extremidade 1150 é um pouco maior do que o corpo anular 402. Pode-se dizer que a 'separação' do conjunto de conector de extremidade, isto é, a junta entre o corpo anular e o membro de colar, foi movida relativamente mais perto da região de flexão dos fios de armadura (e adicionalmente ao longo da camisa 1106).

[0047] Após os fios de armadura terem sido flexionados afastados cerca de 20 graus, conforme Fig. 6a (ver Fig. 11a), o membro de colar alternativo 1102 é inserido sob os fios flexionados (Fig. 11b).

[0048] Em seguida, as camadas de tubos flexíveis que estão radialmente para dentro dos fios de armadura, por exemplo, a camada de barreira e a camada de carcaça, são cortadas para serem mais curtas do que os fios de armadura e para se estenderem a uma distância relativamente mais curta do que o membro de colar 1102.

[0049] Em seguida, de modo similar à Fig. 6c, os fios de armadura são presos, o membro de colar temporário é removido e o corpo anular do conector de extremidade é trazido em direção ao membro de colar (ou vice-versa) , e acoplados com o membro de colar. A camada de carcaça e a camada de barreira são finalizadas contra o conector de extremidade, e a camisa é provida por último.

[0050] Os inventores determinaram que, a fim de assegurar que os fios de armadura no corpo de tubo flexivel não sejam flexionados além de cerca de 45 graus a partir do eixo longitudinal do tubo, é necessário controlar a curvatura do fio e segurar os fios em uma posição de ângulo baixo ao completar a finalização da carcaça 101, camada de barreira 102 e camadas de armadura de pressão 103. A fim de alcançar este objetivo, os inventores desenvolveram uma nova combinação de ferramentas, configuradas de tal maneira para apertar em torno do corpo de tubo flexivel no local da saida do corpo de tubo flexivel dos fios de armadura de tração 105 e 106, controlar a curvatura dos fios de armadura para raios pré-determinados e ângulos de irradiação, e conter os fios enquanto outros processos de conexão de extremidade estão ocorrendo.

[0051] Esta invenção é adequada para uso onde o anel de vedação interna 600 é configurado entre as duas seções de um corpo de separação (isto é, corpo anular 402 e membro de colar 406) , em uma seção do corpo de conexão de extremidade axialmente espaçada para fora da área em que os fios de armadura de tubo flexivel estão suspensos e remotamente posicionados afastados da sua posição de camada natural no corpo de tubo flexivel, como mostrado nas Figs. 6a a 6c. Um projeto do corpo de separação está onde há dois componentes de corpo 402 e 406, como pode ser visto nas Figs. 6b e 6c, e onde o membro de colar 406 provê uma conexão com a camisa 404. Este arranjo é especificamente configurado de modo que qualquer vazamento atrás da vedação metal-metal pelo anel de vedação 600 tenha uma rota de vazamento diretamente para o exterior do conector de extremidade entre os dois componentes de corpo 402 e 406, limitados somente por anéis em O, e seja distinto de outras concretizações descritas (em que a separação ou potencial via de vazamento conduz a um local por baixo (radialmente dentro) da camisa).

[0052] A presente invenção também é particularmente útil quando o anel de vedação interna 600 está localizado em uma relação de apoio com um colar interno estendido 406, como pode ser visto na Fig. 4, Fig. 5 e Fig. 7, onde o colar interno também provê uma superfície acabada 720 sobre a qual os fios de armadura são colocados e à qual eles podem ser fixados, e o anel de vedação é configurado em uma área do corpo de conector de extremidade, onde os fios de armadura são remotamente deslocados da sua posição de camada natural no corpo de tubo flexivel, mas não há nenhuma conexão com a camisa 404. Este colar interno estendido 406 é, em seguida, conectado ao membro anular do conector de extremidade 402 (mas não à camisa 404), a fim de impelir o anel de vedação interna 600 na configuração de vedação com a camada de barreira 102. O colar interno estendido é, em seguida, definido como um componente que se conecta ao corpo do conector de extremidade, mas não à camisa. Possíveis formas de colares internos estendidos podem ser vistas nas Figs. 8 a 10.

[0053] Com os arranjos acima descritos, os fios de armadura de tração são flexionados para um grau relativamente menor durante a terminação de um corpo de tubo flexivel com um conector de extremidade do que em alguns métodos conhecidos. Como tal, a deformação plástica e elástica sofrida pelos fios de armadura de tração é reduzida em comparação com os métodos conhecidos. Devido a isso, o fator de concentração de tensão na entrada do conector de extremidade é aliviado, e a fadiga nos fios de armadura de tração é reduzida. Isto pode levar a um tubo flexivel que tem um tempo de vida melhorado em comparação com tubos conhecidos.

[0054] Ao alterar a localização da "separação" ou junção entre o membro anular 402 e o colar interno 406 (isto é, quão longe a separação é posicionada axialmente ao longo do corpo de tubo) , o grau de flexão de fios de armadura de tração é alterado. Além disso, o acesso a elementos em torno da região onde os fios de armadura de tração foram suspensos pode ser melhorado. Em algumas concretizações, o mandrilhamento da vedação interna 600 pode ser realizado mais tarde do que os métodos habituais, isto é, depois de as camadas de tração terem sido finalizadas. Além disso, quando a "separação" e o anel de vedação 600 são providos para estarem localizados axialmente ao longo do tubo flexivel a partir da camisa, o mandrilhamento do anel de vedação pode ser realizado sem a interferência ou consideração da localização da camisa.

[0055] Será evidente para um versado na técnica que as características descritas em relação a quaisquer das concretizações descritas acima podem ser aplicadas alternadamente entre as diferentes concretizações. As concretizações descritas acima são exemplos para ilustrar vários aspectos da invenção.

[0056] Ao longo da descrição e das reivindicações deste relatório descritivo, as palavras "compreende" e "contém" e suas variações significam "incluindo, mas não são limitada/o(s) a" e não se destinam a excluir (e não o fazem) outras porções, aditivos, componentes, números inteiros ou etapas. Ao longo da descrição e das reivindicações deste relatório descritivo, o singular abrange o plural, a menos que o contexto exija o contrário. Em particular, quando o artigo indefinido é usado, o relatório descritivo deve ser entendido como contemplando a pluralidade, bem como a singularidade, a menos que o contexto exija o contrário.

[0057] Os aspectos, números inteiros, características, compostos, grupos ou porções quimicas descritos em conjunto com um aspecto particular, concretização ou exemplo da invenção devem ser entendidos como sendo aplicáveis a qualquer outro aspecto, concretização ou exemplo aqui descrito, a menos que incompatíveis com os mesmos. Todas as características descritas neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumo e desenhos), e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo assim descrito, podem ser combinadas em qualquer combinação, exceto combinações em que pelo menos algumas de tais características e/ou etapas sejam mutuamente exclusivas. A invenção não está restrita aos detalhes de quaisquer concretizações anteriores. A invenção estende-se a qualquer nova característica ou qualquer nova combinação das características descritas neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumo e desenhos), ou a qualquer nova etapa ou qualquer nova combinação das etapas de qualquer método ou processo aqui descrito.

[0058] A atenção do leitor é direcionada a todos os trabalhos e documentos que são depositados simultânea ou previamente a este relatório descritivo em conexão com este pedido e que estão abertos à inspeção pública com este relatório descritivo, e os conteúdos de todos esses trabalhos e documentos são aqui incorporados por referência.

Claims (11)

1. Método de montagem de um tubo flexivel caracterizado por compreender: flexionar os fios de armadura (105, 106) de um corpo de tubo flexivel (100) de 10 a 50 graus a partir de um eixo longitudinal do corpo de tubo utilizando um membro de colar temporário (408); inserir um membro de colar adicional (406) radialmente para dentro dos fios de armadura (105, 106) flexionados, de modo que uma parte dos fios de armadura repouse sobre o membro de colar adicional (406); e unir o corpo de tubo flexivel (100) e o membro de colar adicional (406) com um corpo de conector de extremidade (450) .

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender remover o membro de colar temporário (408) após os fios de armadura (105, 106) terem sido presos sobre o membro de colar adicional (406).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o membro de colar adicional (406) possuir uma seção transversal curva para flexionar sobre esta os fios de armadura de tração (105, 106) .

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por ainda compreender fixar os fios de armadura (105, 106) em um local na região da extremidade dos fios de armadura, ao membro de colar adicional (406) .

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por ainda compreender inserir uma inserção (412) entre uma camada de proteção externa (108) e uma camada de armadura radialmente interna do corpo de tubo flexivel (100), e apoiar o membro de colar temporário (408) contra a inserção (412) antes da etapa de flexão.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a etapa de flexão compreende flexionar os fios de armadura (105, 106) de 10 a 40 graus a partir do eixo longitudinal do corpo de tubo (100) .

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a etapa de flexão compreender flexionar os fios de armadura (105, 106) de 10 a 30 graus a partir do eixo longitudinal do corpo de tubo (100).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por ainda compreender posicionar uma camisa externa (404) sobre a região de fios de armadura (105, 106) flexionados e fixar uma extremidade da camisa ao corpo de conector de extremidade (450) e uma outra extremidade da camisa a uma camada de proteção externa (108) do corpo de tubo flexivel (100) .

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por os fios de armadura (105, 106) serem fios de armadura de tração.

10. Tubo flexivel montado através do método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9 caracterizado por compreender um corpo de tubo flexivel (100) incluindo uma ou mais camadas de armadura de tração, um corpo de conector de extremidade (450) e um membro de colar (406, 408), em que a camada de armadura de tração compreende fios de armadura (105, 106).

11. Aparelho para utilização na fabricação de tubo flexivel caracterizado por compreender: um membro de colar temporário (408) que compreende uma porção de corpo anular (414); e uma pluralidade de membros de braço (416) conectados em uma extremidade dos mesmos à porção de corpo anular (414), cada um dos membros de braço (416) possuindo uma região de gancho (418) em outra extremidade, em que a porção de corpo anular possui uma superfície curvada; e em que cada região de gancho (418) de cada membro de braço (416) é configurada para manter um ou mais fios de armadura de tração (105,106) de um corpo de tubo flexivel (100) em uma posição desejada, na qual os fios de armadura são flexionados em 10 a 50 graus a partir de um eixo longitudinal do corpo de tubo flexível (100) de uma forma controlada em torno da superfície curvada da porção de corpo anular (414).

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