BR112019008399B1

BR112019008399B1 - Tubulação bobinável e método de implantação de uma tubulação marítima

Info

Publication number: BR112019008399B1
Application number: BR112019008399-5A
Authority: BR
Inventors: Geir Endal; Stein R. Giske; Andreia CORDEIRO; Luis Daniel Tavares Nogueira
Original assignee: Equinor Energy As
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2022-10-11
Also published as: MX2019004946A; GB201618183D0; NO20190614A1; WO2018080312A1; AU2017349482A1; RU2743093C2; US10718448B2; US20190271412A1; CA3041635A1; BR112019008399A2; GB2545786B; GB2545786A; AU2017349482B2; RU2019115079A3; RU2019115079A

Abstract

Trata-se de uma tubulação bobinável que compreende uma seção de tubo em tubo e uma seção de tubo único acoplada à seção de tubo em tubo. A seção de tubo único tem uma rigidez de flexão que é diferente da rigidez de flexão da seção de tubo em tubo, em que a tubulação bobinável compreende adicionalmente uma peça de transição conectada entre a seção de tubo em tubo e a seção de tubo único e tem uma rigidez de flexão que varia ao longo de seu comprimento.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção se refere a tubo bobinável. Mais especificamente, a invenção se refere à tecnologia de tubo em tubo (do inglês, pipe-in-pipe - PIP) bobinável para aplicações marítimas.

ANTECEDENTES

[0002] A tecnologia de PIP é usada frequentemente para tubulações submarinas para transportar hidrocarbonetos. Existem muitos benefícios documentados do emprego de tubulações de PIP, incluindo bom isolamento passivo. O espaço anular de um PIP pode incluir também elementos de aquecimento para controle de temperatura adicional. A tubulação de PIP bobinável pode ser enrolada em uma bobina e subsequentemente bobinada por uma embarcação leito (navio de bobina). A curvatura da tubulação introduzida pela bobina deve estar de acordo com a rigidez de flexão da tubulação, para evitar dano à tubulação. Durante a colocação, a tubulação é passada através de um alinhador fixado à rampa na popa da embarcação leito. O alinhador elimina a curvatura da tubulação introduzida pela bobina e/ou aplica possivelmente alguma configuração de flexão adicional.

[0003] Tradicionalmente, ao implantar PIP a partir de uma bobina, o PIP é cortado em um comprimento exato à medida que se solta da bobina, e uma antepara de extremidade é soldada sobre a rampa da embarcação leito. Essa antepara é usada para conectar a tubulação a uma estrutura de conexão (por exemplo, uma estrutura submarina). Essa operação envolverá, em geral, corte, soldagem, revestimento e avaliação não destrutiva (NDE) do PIP e da junta de antepara. A operação é relativamente lenta à medida que pode ser difícil cortar e soldar os tubos interno e externo de uma seção de PIP, o que aumenta o tempo marítimo e, por conseguinte, o custo de implantação.

[0004] J. Boi et. al., “Development and Application of Reelable PiP Bulkhead Technology”, Offshore Technology Conference (OTC) 23112, descreve o uso de anteparas de extremidade bobináveis para colocação em uma tubulação de PIP de comprimento fixado. As anteparas podem ser soldadas ao PIP, revestidas e testadas antes do enrolamento, o que reduz o tempo de operação marítima. Entretanto, devido ao comprimento da tubulação ser fixo, encontrar tolerâncias de leito axial se torna mais difícil. Isso aumenta os custos para as estruturas de conexão e sua instalação. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0005] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecida uma tubulação bobinável que compreende uma seção de tubo em tubo e uma seção de tubo único acoplada à seção de tubo em tubo. A seção de tubo único tem uma rigidez de flexão que é diferente da rigidez de flexão da seção de tubo em tubo, em que a tubulação bobinável compreende adicionalmente uma peça de transição conectada entre a seção de tubo em tubo e a seção de tubo único e tem uma rigidez de flexão que varia ao longo de seu comprimento.

[0006] A seção de tubo único pode ter uma rigidez de flexão que é de ± 90%, ± 80%, ± 70%, ± 60% ou ± 50% da rigidez de flexão da seção de tubo em tubo.

[0007] A peça de transição pode ter: uma rigidez de flexão em uma região de extremidade adjacente à seção de tubo em tubo que corresponde substancialmente à rigidez de flexão da seção de tubo em tubo; e uma rigidez de flexão em uma região de extremidade adjacente à seção de tubo único que corresponde substancialmente à rigidez de flexão de seção de tubo único; e uma rigidez de flexão em uma região intermediária às ditas regiões de extremidade que se afunila entre as rigidezes de flexão das regiões de extremidade.

[0008] O diâmetro externo da seção de tubo único pode ser diferente do diâmetro externo da seção de tubo em tubo por mais de ± 90% do diâmetro externo da seção de tubo em tubo.

[0009] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um método de implantação de uma tubulação marítima. O método compreende desbobinar uma tubulação de acordo com o primeiro aspecto acima da invenção sobre uma bobina de modo que a seção de tubo único seja bobinada em primeiro lugar. Então, em um local de implantação, a desbobinagem da tubulação na água é começada. Em um local de terminação, a seção de tubo único é desbobinada e a seção de tubo único cortada a fim de obter o comprimento de tubulação correto. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1a ilustra um sistema para implantação de uma tubulação de acordo com uma modalidade da invenção; A Figura 1b ilustra uma tubulação de acordo com uma modalidade da invenção entre duas estruturas de conexão submarinas; A Figura 2 é uma vista em seção transversal de uma porção de uma tubulação, de acordo com uma modalidade da invenção, em que a porção inclui uma transição de PIP para tubo único; A Figura 3 é uma vista em seção transversal de uma porção de uma tubulação de acordo com uma segunda modalidade da invenção, em que a porção inclui uma transição de PIP para tubo único, com um revestimento elástico externo ao redor da área de transição; e A Figura 4 é um fluxograma que ilustra um método de implantação de uma tubulação. DESCRIÇÃO DETALHADA

[0010] A fim de abordar o problema de redução de tempo de colocação de tubulação de PIP, embora não tendo que diminuir as tolerâncias axiais, é desejável fornecer uma tubulação bobinável que compreende como uma parte maior uma tubulação de PIP e como uma parte menor uma seção de tubo único acoplada à tubulação de PIP. Tal tubulação poderia ser cortada de modo eficaz na seção de tubo único e, por conseguinte, possibilitaria a colocação de tubo eficiente de PIP a partir de uma bobina, enquanto não restringe o comprimento da tubulação.

[0011] A tubulação é fabricada e testada em terra. O comprimento da tubulação, incluindo a seção de PIP e a seção de tubo único, é levemente mais longo (por exemplo, de 10 m) que o comprimento exigido estimado de colocação. Um conector de extremidade de PIP, como uma antepara de extremidade bobinável, é conectado à extremidade da seção de PIP que entra na água primeiramente. A tubulação é, então, enrolada sobre a bobina de uma embarcação leito. A embarcação leito transporta a tubulação bobinada para uma primeira estrutura de conexão (por exemplo, uma estrutura de conexão submarina), onde a mesma começa a desbobinar a tubulação, primeiramente a antepara. À medida que a tubulação é desbobinada, a mesma passa por um alinhador em uma rampa na embarcação leito antes de entrar na água. A embarcação leito se desloca subsequentemente para uma segunda estrutura de conexão enquanto desbobina e coloca a tubulação. À medida que a embarcação leito aborda a segunda estrutura de conexão, a seção de tubo único inicia a desbobinagem. A seção de tubo único é, então, cortada no comprimento exigido e encaixada em um conector de extremidade de modo que o mesmo possa ser conectado à segunda estrutura de conexão.

[0012] Problemas podem surgir como um resultado de ter seções conectadas de tipos de tubo diferentes na mesma tubulação se existir uma alteração na rigidez de flexão a partir de uma seção para uma seção adjacente. Durante o enrolamento, a desbobinagem e o alinhamento, a tubulação é submetida a estresses e tensões significativos. Esses estresses e tensões podem ter um impacto negativo na integridade de tubulação, danificando potencialmente a parede ou revestimento de tubo, ou ambos. Para uma tubulação com seções conectadas de tipos de tubo diferentes, as deformações de flexão causadas pelos estresses de flexão tenderão a se acumular nas regiões de interconexão. Esse problema pode ser abordado pelo fornecimento de uma parte de transição entre as seções, que altera gradualmente a rigidez de flexão da tubulação ao longo do comprimento axial da transição, assim como pela acomodação da alteração no diâmetro de tubo. Adicionalmente, as dimensões e os materiais do tubo único podem ser escolhidos para corresponder substancial ou parcialmente a rigidez de flexão da seção de tubo único àquela do PIP.

[0013] A Figura 1a mostra uma embarcação leito 1 com uma bobina 2, uma rampa 3 e um alinhador 4. A figura mostra uma tubulação no processo de ser desbobinada da bobina. A tubulação compreende uma seção de PIP 5, uma seção de tubo único 6, um conector de extremidade de PIP 7, um conector de extremidade de tubo único 8. Também são mostrados na figura uma primeira estrutura de conexão submarina 9 e uma segunda estrutura de conexão submarina 10, com a tubulação sendo já fixada à primeira estrutura de conexão 9 pelo conector de extremidade de PIP 7.

[0014] Conforme a embarcação leito 1 se desloca a partir da primeira estrutura de conexão 9 em direção à segunda estrutura de conexão 10, a tubulação é desbobinada. Conforme a embarcação leito se aproxima da segunda estrutura de conexão 10, a seção de tubo único 6 começa a se soltar da bobina 2. A seção de tubo único 6 é, então, cortada no comprimento na rampa 3, e encaixada em um conector de extremidade 8. A tubulação é, então, conectada à segunda estrutura de conexão 10 pelo conector de extremidade de tubo único 8.

[0015] A Figura 1b mostra a tubulação completada se estendendo a partir da primeira estrutura de conexão 9 até a segunda estrutura de conexão 10. A caixa 11 (mostrada com linhas tracejadas) marca a transição da seção de PIP 5 para a seção de tubo único 6.

[0016] A Figura 2 mostra uma seção transversal de uma porção da tubulação na região marcada pela caixa 11 na Figura 1b. A porção ilustrada inclui uma seção de PIP 12 com um tubo interno 13 e um tubo externo 14, uma seção de tubo único 15, uma camada de isolamento térmico 16 (por exemplo, espuma de polímero), um revestimento (por exemplo, borracha ou polímeros de camadas múltiplas) 17 e uma peça de transição 18. A estrutura de transporte de carga, isto é, o tubo interno 13, o tubo externo 14 e o tubo único 15, é feita de aço. O tubo interno 13 e o tubo único 15, que estão em contato com o fluido transportado, compreendem, de preferência, um material de aço resistente à corrosão.

[0017] O tubo interno 13 e o tubo externo 14 do PIP 12 são ambos conectados a um lado da peça de transição 18, por exemplo, por soldagem. O outro lado da peça de transição 18 se conecta, novamente, por exemplo, por soldagem, à seção de tubo único 15. A seção de tubo único 15 pode ter uma espessura de parede que fornece uma rigidez de flexão que corresponde substancialmente àquela da seção de PIP 12. De preferência, a rigidez de flexão de seção transversal de tubo único pode estar dentro de ± 90%, ± 80%, ± 70%, ± 50% da rigidez de flexão do PIP. A peça de transição 18 tem uma rigidez de flexão em uma região de extremidade adjacente à seção de PIP 12 que correspondente substancialmente à rigidez de flexão da seção de PIP 12, e uma rigidez de flexão em uma região de extremidade adjacente ao tubo único que corresponde substancialmente à rigidez de flexão do tubo único 15. A rigidez de flexão da peça de transição 18 se altera gradualmente, por exemplo, linearmente, em uma região intermediária entre as regiões de extremidade. A alteração gradual de rigidez de flexão entre a seção de PIP 12 e a seção de tubo único 15 reduz concentrações de tensão (local de tensão) durante a bobinagem. Portanto, ajuda a impedir danos à tubulação à medida que a mesma é enrolada, desbobinada e alinhada. Os requisitos específicos na rigidez de flexão da peça de transição 18 e da seção de tubo único 15 dependem da bobina 2, do alinhador 4 e de outras condições de instalações. Por exemplo, uma bobina com um raio maior pode acomodar uma diferença maior na rigidez de flexão entre as seções de diferentes tubos em comparação com um raio menor.

[0018] Na modalidade mostrada na Figura 2, a seção transversal de tubo único 15 tem uma camada de isolamento térmico externa 16. A camada de isolamento térmico 16 é tal que a seção de tubo único isolada tem propriedades de transmissão térmica similares àquelas da seção de PIP 12. Por conseguinte, o revestimento de isolamento térmico 16 limita o gradiente de temperatura em linha com o fluxo próximo à peça de transição 18. As propriedades de isolamento térmica ocorrem para um comprimento limitado da peça de transição 18.

[0019] A tubulação, que inclui tanto a seção de PIP quanto a seção de tubo único, tem uma camada de revestimento externo protetora fina 17, de modo que a camada de revestimento fina 17 forme uma luva externa inteiriça ao longo de todo o comprimento da tubulação. Essa outra camada de revestimento pode ser de borracha, de polímeros de camadas múltiplas, material de isolamento: por exemplo, espumas de polímero.

[0020] O diâmetro externo da seção de PIP 12 e o diâmetro externo da camada de isolamento 16 são aproximadamente iguais, a fim de evitar qualquer descontinuidade grande. A peça de transição 18 acomoda uma alteração do diâmetro interno da seção de PIP 12 para o diâmetro interno do tubo único 15. A alteração é, de preferência, pequena a fim de permitir a limpeza de tubos e outros tipos de inspeção da tubulação.

[0021] Em uma segunda modalidade da invenção, conforme ilustrado na Figura 3, um revestimento elástico 19 (por exemplo, um polímero elastomérico) cobre a peça de transição 18, que se estende entre a seção de PIP e a camada de isolamento térmico 16. Esse revestimento 19 mitiga a tendência à formação de rachaduras na camada de revestimento 17. O diâmetro externo do revestimento elástico 19 corresponde ao diâmetro externo do revestimento fino 17. O revestimento elástico 19 se estende além da peça de transição 18 para cobrir parte da seção de PIP 12 e da seção de tubo único 15.

[0022] A Figura 4 ilustra um método de implantação de uma tubulação de acordo com uma modalidade da invenção. A figura inclui a tubulação, conforme descrito acima, que é bobinada sobre uma bobina (etapa 20), em um local de implantação, começando a bobinagem da tubulação (etapa 21), e em um local de terminação, cortando a seção de tubo único para obter o comprimento de tubulação correto (etapa 22).

[0023] Será apreciado pelo elemento versado na técnica que várias modificações podem ser feitas às modalidades descritas acima sem que se afaste do escopo da invenção. Por exemplo, a diferença nos diâmetros externos da seção de PIP e da seção de tubo único pode ser significativa embora minimize a diferença nos diâmetros internos. Isso é acomodado por seleções apropriadas de espessura de parede e pelo projeto da transição.

[0024] O diâmetro interno da tubulação (o furo de tubulação) pode ser diferente dos diâmetros internos do PIP e do tubo único pela inclusão de várias peças de transição, fornecendo uma alteração gradual em diâmetro interno.

Claims

1. Tubulação bobinável caracterizada pelo fato de que compreende uma seção de tubo em tubo (5, 12) e uma seção de tubo único (6, 15) acoplada à seção de tubo em tubo (5, 12), em que a seção de tubo único tem uma rigidez de flexão que é diferente da rigidez de flexão da seção de tubo em tubo (5, 12), a tubulação bobinável compreende adicionalmente uma peça de transição (18) conectada entre a seção de tubo em tubo (5, 12) e a seção de tubo único (6, 15) e que tem uma rigidez de flexão que varia ao longo de seu comprimento.

2. Tubulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a seção de tubo único (6, 15) tem uma rigidez de flexão que é de ± 90%, ± 80%, ± 70%, ± 60% ou ± 50% da rigidez de flexão da seção de tubo em tubo (5, 12).

3. Tubulação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caraterizada pelo fato de que a peça de transição (18) é soldada entre a seção de tubo em tubo (5, 12) e a seção de tubo único (6, 15).

4. Tubulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a peça de transição (18) tem: uma rigidez de flexão em uma região de extremidade adjacente à seção de tubo em tubo (5, 12) que corresponde substancialmente à rigidez de flexão da seção de tubo em tubo (5, 12); uma rigidez de flexão em uma região de extremidade adjacente à seção de tubo único (6, 15) que correspondente substancialmente à rigidez de flexão da seção de tubo único (6, 15); e uma rigidez de flexão em uma região intermediária às ditas regiões de extremidade que se afunila entre as rigidezes de flexão das regiões de extremidade.

5. Tubulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um material elástico (19) que circunda a peça de transição (18).

6. Tubulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende uma camada de revestimento termicamente isolante (16) que cobre a seção de tubo único (6, 15).

7. Tubulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o diâmetro externo da seção de tubo único (6, 15) é diferente do diâmetro externo da seção de tubo em tubo (5, 12) por mais de ± 90% do diâmetro externo da seção de tubo em tubo (5, 12).

8. Tubulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um revestimento externo (17) protetor que cobre a seção de tubo em tubo e a seção de tubo único.

9. Tubulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tubulação está localizada em uma bobina (2).

10. Método de implantação de uma tubulação marítima caracterizado pelo fato de que compreende: bobinar uma tubulação, conforme definido na reivindicação 1, sobre uma bobina (20) de modo que a seção de tubo único seja bobinada em primeiro lugar; em um local de implantação, começar a desbobinagem da tubulação na água (21); e em um local de terminação, desbobinar a seção de tubo único e cortar através da seção de tubo único a fim de obter o comprimento de tubulação correto (22).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende encaixar um conector de extremidade na extremidade cortada da seção de tubo único da tubulação.