BRPI0619231A2 - unidade de flutuação para uso em um tubo ascendente para aplicações submarinas - Google Patents

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Abstract

UNIDADE DE FLUTUAçãO PARA USO EM UM ASCENDENTE PARA APLICAçõES SUBMARINAS. Unidade de flutuação para uso em um tubo ascendente para aplicações submarinas, particularmente para grandes profundidades, com um fixador (11) a ser tracionado em tomo do tubo ascendente (16), e com um membro de tração (18) para amortecer o fixador (11). Corpos de flutuação (26, 27) são providos para engatar com o fixador (11), dito fixador (11) tendo pelo menos um elemento arqueado (12 - 15) provendo uma estrutura anular para encerrar o tubo ascendente e para ser pressionado contra o mesmo com uma cinta de tração (18). Os corpos de flutuação (26, 27) são fixados nos segmentos arqueados, o fixador (11) é moldado a partir de um material de concreto onde pelo menos a concha ou camada externa é provida para prevenir a intrusão de água, a moldagem do fixador preferivelmente contendo aplito pulverulento.

Description

"UNIDADE DE FLUTUAÇÃO PARA USO EM UM TUBO ASCENDENTE PARA APLICAÇÕES SUBMARINAS"
A invenção refere-se a um dispositivo de fixação como mencionado na parte introdutória da reivindicação 1, para fixar corpos de flutuação em um tubo ascendente em instalações de petróleo mar afora. Fundamentos
Para reduzir o peso de tubos ascendentes flexíveis em água, módulos de flutuação são fixados ao longo do tubo. Tais módulos de flutuação são fabricados de um material flutuante, por exemplo, resina de epóxido, microvidro e maiores esferas de plástico ocas. Tais módulos de flutuação tipicamente têm um peso específico de 0,35 - 0,45 e são dimensionados para profundidades de 500 - 2000 metros. O tamanho é normalmente adaptado para prover uma flutuação líquida de 500 - 2000 kg.
Para fixar os módulos de flutuação, dispositivos de fixação são acoplados com o tubo ascendente. O módulo de flutuação é então fixado no dispositivo de fixação sobre o tubo ascendente. A flutuação é então transferida para o tubo ascendente através do dispositivo de fixação. Com o fator de segurança considerado, um tal dispositivo de fixação deve ser dimensionado para acolher uma carga axial de 5 - 10 toneladas.
Tal fixador deve satisfazer vários critérios que parcialmente se
contradizem:
- deve ser mecanicamente estável sobre uma vida útil de 20 - anos;
- deve ter uma certa elasticidade para compensar expansão/contração do tubo ascendente (devido a alterações na pressão interna/temperatura do tubo ascendente);
- deve pode ser aplicado em tubos ascendentes com tolerâncias relativamente grandes no diâmetro externo (tipicamente +/-5%)
- os materiais não devem ser influenciados por pressão hidrostática.
Esta combinação de exigências é difícil de ser satisfeita.
O acoplamento entre o fixador e o tubo ascendente é dependente da fricção superficial da superfície de contato entre o fixador e o tubo ascendente. Devido à estrutura e da composição de material do tubo ascendente, um coeficiente de fricção de apenas 0,07 entre o fixador e o tubo ascendente é permitido. Isto requer uma força de aperto relativamente alta sobre o tubo ascendente para atingir suficiente capacidade.
O dispositivo de fixação é tipicamente fabricado com três - quatro segmentos e são fixados com uma tira. A tira deve ser suficientemente flexível para admitir alterações que ocorrem no diâmetro. A força de aperto da tira pode tipicamente ser de 20 - 80 toneladas, dependendo da força calculada do fixador.
O dispositivo de fixação conhecidos são principalmente fabricados de material polimérico. Um problema com tal material é que a combinação de exploração relativamente alta do material e temperaturas relativamente elevadas envolverá fluência de plasticidade. Tal fluência envolve alterações dimensionais que reduzem a capacidade de retenção. Para solucionar este problema, o dispositivo de fixação pode ser feito maior para reduzir a tensão, mas isto é indesejável.
Da descrição da patente Britânica UK 2288205 (CRP Group, 1995) é conhecido um dispositivo de fixação com dois ou mais elementos de preensão arqueados com superfície de contato, elástica sob pressão, ou elementos de preensão rígidos encobertos com uma camada elástica sob pressão. É proposto fabricar este dispositivo de fixação a partir de um material de espuma para prover flutuação sem corpos adicionais. Para fixar este dispositivo de fixação no tubo ascendente, uma tira de metal é utilizada.
Uma desvantagem de tal dispositivo de fixação é a fluência e deformação dos materiais poliméricos em virtude da alta tensão em combinação com alta temperatura.
Da descrição da patente Britânica UK 2286649 (Balmoral, 1995) é conhecido um fixador de tubo ascendente, em que dois elementos internos substancialmente semicirculares com séries de nervuras anulares são forçados contra o tubo ascendente com uma tira de metal ou de um compósito. Os elementos de flutuação são fixados nas nervuras.
Uma desvantagem de tal dispositivo de fixação são os sulcos na face de contato do fixador, para elevar a força de retenção desejada. Tais meios de retenção não são aceitáveis devido ao risco de danificação do tubo ascendente. Material de polímero foi usado nos elementos de fixação, com o risco de fluência e deformação.
A publicação WO 2004090348 (Balmoral Group, 2004) ensina o uso de uma concha em torno do tubo ascendente e aplicação de tensão com uma tira, a concha portando nervuras para fixar corpos de flutuação.
Uma desvantagem no uso de fixadores de material polimérico é a fluência de plasticidade.
Objetivos
Os objetivos principais da invenção é prover um dispositivo de fixação de módulos de flutuação em um tubo ascendente, com melhores propriedades sobre os dispositivos da técnica anterior, particularmente com respeito às propriedades de alta pressão, elevada temperatura e longevidade. Um objetivo particular é prover um dispositivo sem qualquer perda em capacidade mecânica em inacreditáveis temperaturas.
A invenção
A invenção é exposta na reivindicação 1. Se penetração de umidade no concreto for bloqueada, ela será mais resistente e duradoura.
A reivindicação 2 define uma composição de concreto particularmente favorável, com alta resistência e longevidade. Outras características da invenção são expostas nas reivindicações 3-5. Mais detalhes da invenção são expostos na seguinte descrição de formas de concretização.
Exemplo
A invenção é ilustrada nos desenhos, nos quais:
a figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um dispositivo de fixação ou fixador que pode ser fabricado de acordo com a invenção, e
a figura 2 mostra uma vista explodida em perspectiva de um conjunto de um fixador e um corpo de flutuação com um tubo ascendente.
A figura 1 mostra um dispositivo de fixação 11, a seguir chamado de um fixador, compreendendo quatro segmentos arqueados 12, 13, 14, 15. Os segmentos arqueados 12-15 provêem um membro configurado em luva, que pode ser fixado em um tubo ascendente 16, como mostrado na figura 2.
Em torno dos segmentos arqueados 12-15 está um sulco 17 para uma fita ou cinta de tração 18 cobrindo a parte central do fixador 11 e sendo tracionada com um tensor de fita 19 compreendendo dois pinos de extremidade 20, 21 unidos por meio de dois parafusos de tração 22, 23. Cada segmento arqueado 12-15 tem um par de projeções radiais ou orelhas 24, 25 no centro do segmento arqueado, uma em cada lado do sulco 17.
Os segmentos arqueados são moldados em concreto, isto é, uma quantidade substancial de um cimento e substância de base e possivelmente uma carga.
É útil utilizar um concreto que não absorve água, a qual pode deteriorar a qualidade do concreto ao longo do tempo. Em um exemplo, um concreto apropriado para o fixador foi preparado, a partir de em torno de 30 porcento em peso de cimento, por exemplo, cimento rápido, em torno de 25 porcento em peso de aplito pulverulento, em torno de 9 porcento de água e o remanescente areia de aplito, grau 8/11. O teor de aplito pulverulento pode ser mais alto, com um compartilhamento correspondentemente mais baixo de cimento.
Isto provê um concreto curado com alta resistência à compressão. Também, é provido um concreto não-poroso que absorve insignificante umidade.
In a figura 2, o fixador 11 é mostrado junto com um corpo de flutuação consistindo de dois blocos cilíndricos 26, 27. Os blocos tubulares 26, 27 têm um sulco circunferencial externo 28 para uma fita de tração (não mostrada), Internamente, os blocos cilíndricos têm rebaixos que se conjugam com as orelhas 24, 25 dos segmentos arqueados 12 - 15.
Na interface entre ditos blocos, um elemento de travamento 29 é arranjado em um par de sulcos conjugados para prevenir deslocamento axial.
Os corpos de flutuação 26, 27 podem ser de um material de espuma de acordo com a técnica anterior. Os corpos podem ser não fixados com o fixador. O par de metades é unido por meio de parafusos de penetração ou cintas apertadas em torno do bloco, em uma maneira conhecida por si. A engrenagem de tração dimensionada para uma força de aperto de 2 - 6 toneladas será apropriado.

Claims (5)

1. Unidade de flutuação para uso em um tubo ascendente para aplicações submarinas, particularmente para grandes profundidades, - com um fixador (11) a ser tracionado em torno do tubo ascendente (16), - com um membro de tração (18) para fixar o fixador (11), e - com corpos de flutuação (26, 27) providos para engatar com o fixador (11), - dito fixador (11) tendo pelo menos um elemento arqueado (12 - 15) provendo uma estrutura anular para encerrar o tubo ascendente e para ser pressionado contra o mesmo com uma cinta de tração (18), e em que os corpos de flutuação (26, 27) são fixados nos segmentos arqueados, caracterizada pelo fato de que o fixador (11) é moldado a partir de um material de concreto onde pelo menos a concha ou camada externa é provida para prevenir a intrusão de água.
2. Unidade de flutuação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material de moldagem dos fixadores (11) inclui aplito pulverulento.
3. Unidade de flutuação de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que inclui um mínimo de 25 porcento de aplito pulverulento.
4. Unidade de flutuação de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que o material de moldagem contém em torno de 30 porcento em peso de cimento.
5. Unidade de flutuação de acordo com qualquer uma das reivindicações 2-4, caracterizada pelo fato de que o material de moldagem contém areia de aplito, tipo 8/11.
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