BRPI0609743A2

BRPI0609743A2 - sistema, e, método de redução de vibração em um elemento cilìndrico

Info

Publication number: BRPI0609743A2
Application number: BRPI0609743-0A
Authority: BR
Inventors: Donald Wayne Allen; Joe Henry Haws; Dean Leroy Henning
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2011-10-18
Also published as: WO2006110658A1; NO20075779L; US20060231008A1; GB2438797A; GB2438797B; US7406923B2; GB0718743D0

Abstract

SISTEMA, E, MéTODO DE REDUçãO DE VIBRAçãO EM UM ELEMENTO CILìNDRICO. é revelado um sistema compreendendo um elemento substancialmente cilíndrico (204), pelo menos um elemento de cinta (206a) em tomo de uma circunferência do elemento cilíndrico, em que pelo menos um dos elementos de cinta são fechados e compreendem uma espessura (T) medida em uma direção ao longo de um eixo geométrico longitudinal do elemento cilíndrico menor do que duas vezes um diâmetro externo (D) do elemento cilíndrico, e em que os elementos de cinta operam para reduzir a vibração do elemento cilíndrico quando o elemento cilíndrico é submetido a uma corrente de fluido.

Description

"SISTEMA, Ε, MÉTODO DE REDUÇÃO DE VIBRAÇÃO EM UM ELEMENTO CILÍNDRICO"

Campo da Invenção

São revelados sistemas e métodos para reduzir vibrações, mais particularmente, são revelados sistemas e métodos para reduzir vibrações com o uso de elementos de cinta. Antecedentes

A produção de petróleo e gás a partir de campos fora da costa criou muitos desafios únicos para a engenharia. Um destes desafios é a operação com efeitos de correntes sobre elementos marinhos. Tais elementos marinhos são empregados em uma variedade de aplicações, incluindo, por exemplo, tubulações submarinas; perfuração, produção, tubos ascendentes de importação e exportação; tendões para plataformas com pernas de tensão; pernas para tradicionais plataformas fixas e flexíveis; outros elementos de amarração para plataformas de águas profundas; e, a estrutura de casco para estrutura do tipo de longarina. Estas correntes podem causar com que vórtices sejam formados a partir dos lados dos elementos marinhos, induzindo vibrações que podem conduzir à falha dos elementos marinhos ou seus suportes.

Tubos ascendentes de produção para águas profundas, tubos ascendentes de perfuração, tubos ascendentes de exportação de plataforma, tubos ascendentes de importação colocando em produção a partir de poços- satélites, tensões para plataformas de pernas de tensão, e outros condutos para fluidos produzidos e elementos de amarração para águas profundas, formados a partir de produtos tubulares, são típicos de aplicações que podem ter problemas e vibração. Tubulações submarinas que atravessam vales sobre o fundo do oceano por comprimentos estendidos, não suportados, e cascos de longarina amarrados na extremidade de longas ligações e/ou linhas de amarração provêm exemplos adicionais. Quando estes tipos de estruturas, tais como um cilindro ou um tubo, experimentam uma corrente em um ambiente fluido fluente, é possível que a estrutura experimente vibrações induzidas por vórtices (VIV). Estas vibrações são causadas por meio de forças dinâmicas oscilantes sobre a superfície, que pode causar substanciais vibrações da estrutura, especialmente se a freqüência forçada está na ou próxima à freqüência natural estrutural.

A perfuração para e/ou produção de hidrocarbonetos ou similares a partir de depósitos subterrâneos que existem sob um corpo de água expõem o equipamento submarino de perfuração e produção a correntes de água e à possibilidade de VIV.

Tubos ascendentes são discutidos neste documento de patente como um exemplo não exclusivo de uma estrutura aquática submetida a VIV (outras incluiriam tubulações, hastes, barras, vigas, cabos, etc.). Um sistema de tubos ascendentes pode ser usado para estabelecer comunicação de fluido entre a superfície e o fundo de um corpo de água. A finalidade principal do tubo ascendente é prover um percurso de fluxo de fluido entre uma embarcação de perfuração e um furo de poço e guiar uma coluna de perfuração para o furo de poço.

Um típico sistema de tubos ascendentes normalmente consiste de um ou mais condutos de condução de fluido que se estendem da superfície para uma estrutura (por exemplo, cabeçote de poço) sobre o fundo de um corpo de água. Por exemplo, na perfuração de um poço submerso, um tubo ascendente de perfuração usualmente consiste de um conduto principal através do qual a coluna de perfuração é abaixada e através do qual a lama de perfuração é circulada a partir da extremidade inferior da coluna de perfuração de volta para a superfície. Em adição ao conduto principal, é convencional prover condutos auxiliares, por exemplo obturador e linhas de amortecimento, etc., que se estendem em paralelo e são suportados pelo conduto principal. A magnitude das tensões sobre o tubo de tubo ascendente é geralmente uma função da velocidade da corrente de água e se eleva com a velocidade da corrente de água que passa por estas estruturas e do comprimento da estrutura.

Existem geralmente dois tipos de tensões induzidas por corrente, exercidas sobre estruturas em ambientes de fluido fluente. O primeiro tipo de tensão é causado por meio de forças alternadas induzidas por vórtice que vibram a estrutura ("vibrações induzidas por vórtices") em uma direção perpendicular à direção da corrente. Quando fluido flui após a estrutura, vórtices são alternadamente formados a partir de cada lado da estrutura, isto produz uma força de flutuação sobre a estrutura, transversal à corrente. Se a freqüência desta carga harmônica for próxima à freqüência de ressonância da estrutura, grandes vibrações transversais à corrente podem ocorrer. Estas vibrações podem, dependendo da rigidez e da resistência da estrutura e quaisquer soldas, conduzir a vidas úteis de fadiga inaceitavelmente curtas. De fato, se tornou conhecido que tensões causadas por meio de altas condições de corrente em ambientes marinhos causam com que as estruturas, tais como tubos ascendentes ou tubos, se rompam e caiam sobre o fundo do oceano.

O segundo tipo de tensão é causado por meio de forças de arraste que empurram a estrutura na direção da corrente em virtude da resistência da estrutura ao fluxo de fluido. As forças de arraste podem ser amplificadas por meio de vibrações induzidas por vórtices da estrutura. Por exemplo, um tubo ascendente que está vibrando devido à formação de vórtices irá romper o fluxo de água em torno dela por uma maior medida do que em um tubo ascendente estacionário

Alguns dispositivos usados para reduzir vibrações causadas por meio de formação de vórtices a partir de estruturas submarinas operam por meio da modificação da camada limite do fluxo em torno da estrutura para prevenir a correlação de formação de vórtices ao longo do comprimento da estrutura. Exemplos de tais dispositivos incluem dispositivos similares a luva, tais como elementos de cinta helicoidais, anteparos, perfis anti-fricção e substancialmente luvas cilíndricas. Em geral, tais dispositivos têm uma espessura alinhada com o eixo geométrico longitudinal do cilindro do comprimento de uma junta do cilindro. Tais dispositivos espessos freqüentemente podem ser difíceis de serem fabricados, transportados, armazenados e/ou instalados sobre o cilindro.

Alguns dispositivos de redução de VIV e arraste podem ser instalados sobre tubos ascendentes e estruturas similares antes daquelas estruturas serem dispostas sob a água. Alternativamente, dispositivos de redução de VIV e arraste podem ser instalados sobre estruturas após aquelas estruturas serem dispostas sob a água.

Estruturas alongadas ao vento na atmosfera podem também encontrar VIV e arraste, comparáveis com aqueles encontrados em ambientes aquáticos. Igualmente, estruturas alongadas com excessivas forças de VIV e arraste que se estendem muito longe do fundo podem ser difíceis, caras e perigosas de instalar dispositivos de redução de VIV e arraste.

A patente US No. 6.695.539 revela aparelhos e métodos para remotamente instalar dispositivo de redução de vibração induzida por vórtices (VIV) e de redução de arraste sobre estruturas alongadas em ambiente de fluido fluente. O aparelho revelado é uma ferramenta para transportar e instalar os dispositivos. Os dispositivos instalados podem incluir elementos de cinta em forma de concha articulada, anteparos, perfis anti-fricção, luvas e módulos de flotação. A patente US No. 6.695.539 é aqui incorporada para referência em sua totalidade.

Desta maneira, existe uma necessidade na arte por um aparelho e método aperfeiçoados para supressão de VIV.

Existe uma outra necessidade na arte por aparelhos e métodos para supressão de VIV, os quais são mais fáceis de serem fabricados, transportados, armazenados e/ou instalados sobre um cilindro.

Estas e outras necessidades da presente revelação ficarão mais aparentes para aqueles de conhecimento na arte quando da revisão desta descrição, incluindo seus desenhos e reivindicações.

Sumário da Invenção

Um aspecto da invenção revelada provê um sistema compreendendo um elemento substancialmente cilíndrico, pelo menos um elemento de cinta em torno de uma circunferência do elemento cilíndrico, em que pelo menos um dos elementos de cinta são fechados e compreendem uma espessura medida em uma direção ao longo de um eixo geométrico longitudinal do elemento cilíndrico menor do que duas vezes um diâmetro externo do elemento cilíndrico, e em que os elementos de cinta operam para reduzir a vibração do elemento cilíndrico quando o elemento cilíndrico é submetido a uma corrente de fluido.

Um outro aspecto da invenção revelada provê um método de redução de vibração em um elemento cilíndrico compreendendo, em qualquer ordem, montar pelo menos um elemento de cinta fechado em torno de uma circunferência de um elemento substancialmente cilíndrico, em que o elemento de cinta compreende uma espessura menor do que duas vezes um diâmetro externo do elemento cilíndrico e opera para reduzir a vibração do elemento cilíndrico quando o elemento cilíndrico é submetido a corrente de fluido, e instalar o elemento substancialmente cilíndrico na corrente de fluido.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 ilustra um sistema fora da costa.

A figura 2a é uma vista em seção transversal de uma tubulação com elementos de cinta.

A figura 2b é uma vista lateral de uma tubulação com elementos de cinta. A figura 2e é uma vista de extremidade de uma tubulação com elementos de cinta.

A figura 3 a é uma vista lateral de uma tubulação com elementos de cinta.

A figura 3b é uma vista lateral de uma tubulação com elementos de cinta.

A figura 3 c é uma vista de extremidade de uma tubulação com elementos de cinta.

A figura 4a é uma vista de extremidade de uma tubulação com uma cinta de concha articulada.

A figura 4b é uma vista lateral explodida de uma cinta de concha articulada.

A figura 4c é uma vista lateral de uma cinta de concha articulada, quando montada.

A figura 4d é um lado de uma cinta de concha articulada, quando montada.

A figura 5 é uma vista lateral explodida de um tubo com um conjunto de cinta.

a figura 6 é uma vista lateral explodida de um tubo com um conjunto de cinta.

a figura 7a é uma vista lateral explodida de um tubo com uma pluralidade de conjuntos de cinta.

a figura 7b é uma vista lateral de um tubo com uma pluralidade de conjuntos de cintas montados em torno do tubo.

a figura 8 é uma vista lateral explodida de um tubo com um conjunto de cintas.

Descrição Detalhada da Invenção

Em uma forma de concretização da invenção, é provido um sistema compreendendo um elemento substancialmente cilíndrico, pelo menos um elemento de cinta em torno de uma circunferência do elemento cilíndrico, em que pelo menos um dos elementos de cinta são fechados e compreendem uma espessura medida em uma direção ao longo de um eixo geométrico longitudinal do elemento cilíndrico menor do que duas vezes um diâmetro externo do elemento cilíndrico e em que os elementos de cinta operam para reduzir a vibração do elemento cilíndrico quando o elemento cilíndrico é submetido a uma corrente de fluido. Em algumas formas de concretização, o elemento cilíndrico tem um diâmetro externo de 5 a 5.000 cm. Em algumas formas de concretização, um ou mais dos elementos de cinta têm uma altura de 5 a 50% do diâmetro externo do elemento cilíndrico. Em algumas formas de concretização, um ou mais dos elementos de cinta são espaçados por um comprimento de 1 vez o diâmetro externo a 10 vezes o diâmetro externo do elemento cilíndrico. Em algumas formas de concretização, um ou mais dos elementos de cinta são espaçados por 5 a 600 cm. Em algumas formas de concretização, um ou mais dos elementos de cinta compreendem uma porção de forma de cinta fazendo um ângulo de 2o a 75° com um eixo geométrico longitudinal do elemento cilíndrico. Em algumas formas de concretização, o ângulo é 15' to 60'. Em algumas formas de concretização, o mecanismo para fixar um ou mais dos elementos de cinta ao elemento cilíndrico compreende uma pluralidade de parafusos e porcas. Em algumas formas de concretização, o mecanismo para fixar um ou mais dos elementos de cinta ao elemento cilíndrico compreende uma pluralidade de soldas a quente. Em algumas formas de concretização, o pelo menos um elemento de cinta compreende pelo menos cinco elementos de cinta. Em algumas formas de concretização, o pelo menos um elemento de cinta compreende pelo menos vinte elementos de cinta.

Um outro aspecto da invenção revelada provê um método de redução de vibração em um elemento cilíndrico, compreendendo, em qualquer ordem, montar pelo menos um elemento de cinta fechado em torno de uma circunferência de um elemento substancialmente cilíndrico, em que o elemento de cinta compreende uma espessura menor do que duas vezes um diâmetro externo do elemento cilíndrico e opera para reduzir a vibração do elemento cilíndrico quando o elemento cilíndrico é submetido a uma corrente de fluido e instalar o elemento substancialmente cilíndrico na corrente de fluido. Em algumas formas de concretização, o número de elementos de cinta é entre 5 e 100, Em algumas formas de concretização, montar o elemento de cinta compreende fechar uma cinta articulada aberta em torno da circunferência do elemento cilíndrico para formar o elemento de cinta, e prender a cinta articulada fechado. Em algumas formas de concretização, montar o elemento de cinta compreende fechar um membro articulado aberto em torno da circunferência do elemento cilíndrico, no qual é montada uma pluralidade de elementos de cinta, e prender o membro articulado fechado. Em algumas formas de concretização, o método também compreende prender os elementos de cinta em torno do elemento cilíndrico em uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal do elemento cilíndrico. Em algumas formas de concretização, o método também compreende prover um meio para manter os elementos de cinta sem se tocarem uns com os outros. Em algumas formas de concretização, montar os elementos de cinta compreende fixar uma cinta em um membro de colar, e montar o membro de colar ao elemento cilíndrico. Em algumas formas de concretização, o elemento cilíndrico é instalado sob a água, e então os elementos de cinta são montados em torno de uma circunferência do elemento cilíndrico Em algumas formas de concretização, os elementos de cinta são montados em torno de uma circunferência do elemento cilíndrico, e então o elemento cilíndrico é instalado sob a água. Em algumas formas de concretização, cada cinta compreende uma pluralidade de partes, em que montar os elementos de cinta compreende inserir um membro macho de um mecanismo de alinhamento em uma primeira parte no um membro fêmea de um mecanismo de alinhamento sobre uma segunda parte a fim de fechar a cinta articulada em torno da circunferência do elemento cilíndrico, e prender as partes de cinta umas nas outras. Em algumas formas de concretização, cada cinta compreende uma primeira parte e uma segunda parte, a primeira parte e a segunda parte compreendendo pelo menos dois suportes de articulação, em que montar os elementos de cinta compreende alinhar suportes de articulação em um primeiro lado da primeira parte com suportes de articulação em um primeiro lado da segunda parte, inserir um primeiro pino através do primeiros suportes de articulação alinhados, fechar as partes de cinta em torno da circunferência do elemento cilíndrico, alinhar suportes de articulação em um segundo lado da primeira parte com suportes de articulação em um segundo lado da segunda parte, e inserir um segundo pino através dos segundos suportes de articulação alinhados para prender as partes de cinta umas nas outras.

Com referência primeiramente à figura 1, é ilustrado um sistema fora da costa 100, O sistema 100 inclui plataforma de flutuação 110 com instalações 105 sobre o topo. A plataforma é flutuante em um corpo de água superfície de água 115 e fundo do corpo de água 135. O dispositivo de flutuação 120 impede a plataforma 110 de submergir. O tubo ascendente 125 conecta a plataforma 110 com o poço 140, Linhas de amarração 130 ancoram a plataforma 110 no fundo do corpo de água 135. Vibração induzida por vórtices (VIV) pode causar vibração de um ou mais do dispositivo de flutuação 120, tubo ascendente 125, e/ou linhas de amarração 130, Em uma forma de concretização da invenção, um ou mais elementos de cinta podem ser aplicados em um elemento substancialmente cilíndrico, por exemplo, um de mais de dispositivo de flutuação 120, tubo ascendente 125, hastes, barras, vigas, tubulações, cabos, umbilicais, e/ou linhas de amarração 130, O elemento substancialmente cilíndrico é definido aqui como um cilindro, e/ou uma estrutura tendo uma seção transversal circular, oval ou elíptica, e/ou uma estrutura tendo uma forma com pelo menos cinco lados, por exemplo um pentágono, hexágono, octógono, nonágono, decágono, etc.

Com referência agora às figuras 2a-2c, em algumas formas de concretização da invenção, um elemento substancialmente cilíndrico 204 é ilustrado. O elemento substancialmente cilíndrico 204 encerra a passagem 202. Elementos de cinta anulares fechados 206a, 206b, 206c, 206d, e 206e são montados em torno da circunferência do elemento substancialmente cilíndrico 204. Os elementos de cinta anulares 206a-206e servem para reduzir VTV.

O elemento substancialmente cilíndrico 204 tem diâmetro externo D 218. Os elementos de cinta fechados 206a-206e têm uma altura H 220, Os elementos de cinta adjacentes são espaçados por uma distância L 222. Os elementos de cinta 206a-206e têm uma espessura T 223. Em algumas formas de concretização da invenção, o diâmetro externo D218 é de em torno de 2 até em torno de 60cm. Em algumas formas de concretização da invenção, a altura H 220 é a partir de em torno de 5% até em torno de 50% do diâmetro externo D 218. Em algumas formas de concretização da invenção, a altura H 220 é a partir de em torno de 1 e 15 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, o comprimento L 222 é a partir de em torno de 15 até em torno de 600 com. Em algumas formas de concretização da invenção, o comprimento L 222 é a partir de em torno de ID até em torno de IOD cm. Em algumas formas de concretização da invenção, a espessura T 223 é a partir de em torno de 0,1 D até em torno de 2D. Em algumas formas de concretização da invenção, a espessura T 223 é a partir de em torno de 5 até em torno de 60 cm.

Com referência agora às figuras 3a-3c, elementos de cinta ovais fechados 306a-306d são instalados em torno de elemento substancialmente cilíndrico 304. Os elementos de cinta ovais fechados 306a, 306b, 306c, e 306d têm uma maior circunferência do que o elemento substancialmente cilíndrico 304, de modo que eles são montados no ângulo α 320 em relação ao elemento substancialmente cilíndrico 304. Como visto a partir da vista 310, elementos de cinta fechados 306a-306d aparecem como ilustrados na figura 3b. Como observado a partir da vista 312, elementos de cinta fechados 306 aparecem como vistos na figura 3c.

O elemento substancialmente cilíndrico 304 tem diâmetro externo D 328. Os elementos de cinta 306a-306d têm altura H 330, os elementos de cinta adjacentes 306a-306d são espaçados pelo comprimento L 332. Os elementos de cinta 306a-306d têm espessura T 333.

Em algumas formas de concretização da invenção, o diâmetro externo D 328 é a partir de em torno de 5 até em torno de 100 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, altura H 330 é a partir de em torno de 5% até em torno de 50% do diâmetro externo D 328. Em algumas formas de concretização da invenção, a altura H 330 é a partir de em torno de 5 até em torno de 25 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, o comprimento L 332 é a partir de em torno de ID até em torno de 10D. Em algumas formas de concretização da invenção, o comprimento L 332 é a partir de em torno de 25 até em torno de 200 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, espessura T 333 é a partir de em torno de 0,25D até em torno de 2D. Em algumas formas de concretização da invenção, a espessura T 333 é a partir de em torno de 2 até em torno de 20 cm.

Em algumas formas de concretização da invenção, o ângulo α 320 é a partir de em torno de 0 até em torno de 75 graus. Em algumas formas de concretização da invenção, o ângulo α 320 é a partir de em torno de 15 até em torno de 60 graus. Em algumas formas de concretização da invenção, o ângulo α 320 é a partir de em torno de 30 até em torno de 45 graus.

Com referência agora à figura 4a, em algumas formas de concretização da invenção, um sistema de cintas 400 é ilustrado. O sistema 400 inclui um elemento substancialmente cilíndrico 404 definindo uma abertura 402. Em torno do tubo está um conjunto de cintas de concha articulada 406. O conjunto de cintas 406 inclui primeira metade 408 e segunda metade 410. A primeira e segunda metades 408, 410 incluem mecanismos de alinhamento 412, 414, por exemplo um pino macho e uma entalhe fêmea ou linhas ou símbolos que podem ser alinhados. O mecanismo do conjunto 416 inclui suporte 416a conectado com a metade 408, suporte 416b conectado com a metade 410, e pino 416c inserido através dos suportes 416a e 416b. O mecanismo do conjunto 418 inclui o suporte 418a conectado com a metade 408, suporte 418b conectado com a metade 410, e pino 418c inserido através dos suportes 418a e 418b.

Na operação, o pino 416e pode ser inserido através dos suportes 416a e 416b, para ter o mecanismo do conjunto 416 atuando como uma articulação, as metades 408 e 410 podem ser separadas uma da outra e a cinta 406 colocada ao redor do tubo. As metades 408 e 410 são então levadas uma em direção à outra cada enquanto engajam em mecanismos de alinhamento 412 e 414. Uma vez quando os suportes 418a e 418b estão alinhados, o pino 418c pode ser inserido através dos suportes para prender a cinta 406 em torno do elemento substancialmente cilíndrico 404.

Em algumas formas de concretização da invenção, a metade 408 e a metade 410 podem ser separadas e levadas uma em direção a cada outra enquanto engajam em mecanismos de alinhamento 412 e 414. Quando os suportes 416a e 416b estão alinhados, o pino 416c pode ser inserido, e quando suportes 418a e 418b estão alinhados, o pino 418c pode ser inserido para prender a cinta 406.

Com referência agora à figura 4b, uma vista lateral das metades 408 e 410 é mostrada. A metade 408 inclui suportes 418a e membro de conjunto macho 414a. A metade 410 inclui o suporte 418b e membro de conjunto fêmea 414b.

Com referência agora à figura 4c, a metade 408 foi colocada em contato com a metade 410, por meio de inserção do membro de alinhamento 414a no membro de alinhamento 414b, até que os suportes 418a sejam cobertos pelos suportes 414b.

Com referência agora à figura 4d, uma vez quando os suportes 418a estão alinhados com os suportes 418b, o parafuso 418c é inserido através de orifícios nos suportes 418a, 418b, e 418a, e então a porca 418d é rosqueada sobre o parafuso 418c para prender o parafuso no suporte 418a e 418b.

Com referência agora à figura 5, em algumas formas de concretização da invenção, o sistema de cintas 500 é ilustrado. O sistema de cintas 500 inclui um elemento substancialmente cilíndrico 504 em torno do qual membros 508 e 510 são conectados. O membro 508 inclui uma pluralidade de elementos de cinta 512. O membro 510 inclui uma pluralidade de elementos de cinta 514.

Em algumas formas de concretização da invenção, o membro 508 e o membro 510 são metades de uma tubulação, nas quais elementos de cinta 512 e 514 foram fixados, por exemplo por meio de soldagem, rebites, ou um adesivo.

Em algumas formas de concretização da invenção, os membros 508 e 510 são uma barra ou viga, na qual a porção dos elementos de cinta 512 e elementos de cinta 514 foi fixada.

Na operação, o membro 508 e o membro 510 são levados ao contato com ou próximos ao elemento substancialmente cilíndrico 504. Os membros 508 e 510 são então fixados um no outro e/ou fixados no elemento substancialmente cilíndrico 504, de modo que os elementos de cinta 512 e 514 são montados em torno do elemento substancialmente cilíndrico 504.

Com referência agora à figura 6, em algumas formas de concretização da invenção, o sistema de cintas 600 é ilustrado. O sistema de cintas 600 inclui um elemento substancialmente cilíndrico 604 em torno do qual elementos de cinta 612 e 614 são montados. Os elementos de cinta 612 são fixados no membro 608, e os elementos de cinta 614 são fixados no membro 6 10,

Em algumas formas de concretização da invenção, os membros 608 e 610 são porções de uma tubulação, à qual os elementos de cinta 612 e elementos de cinta 614 são fixados, por exemplo por meio de soldagem, rebites, ou um adesivo.

Em algumas formas de concretização da invenção, os membros 608 e 610 são uma barra ou uma viga, à qual pelo menos uma porção de elementos de cinta 612 e 614 são fixados.

Na operação, em algumas formas de concretização da invenção, os membros 608 e 610 são colocados em contato com ou próximos ao elemento substancialmente cilíndrico 604, e os membros são fixados um no outro e/ou ao elemento substancialmente cilíndrico 604, para prender elementos de cinta 612 e 614 em torno de elemento substancialmente cilíndrico 604.

Com referência agora à figura 7a, o sistema de cintas 700 é ilustrado. O sistema de cintas 700 inclui o elemento substancialmente cilíndrico 704, em torno do qual os elementos de cinta 708c, 710c, 712c, 714c, 716c e 718c são fixados. O elemento de cinta 708c é conectado com os suportes 708a e 708b. O elemento de cinta 710c é conectado com os suportes 712a e 712b. O elemento de cinta 714c é conectado com os suportes 714a e 714b. O elemento de cinta 716e é conectado com os suportes 716a e 716b. O elemento de cinta 718c é conectado com os suportes 718a e 718b.

Em algumas formas de concretização da invenção, os suportes 708a, 708b - 718a, 718b, são porções de um membro de colar, onde o suporte 708a pode ser conectado com o suporte 710a, e o suporte 708b pode ser conectado com o suporte 710b, em torno de uma circunferência do elemento substancialmente cilíndrico 704.

Em algumas formas de concretização da invenção, os suportes 708a, 708b - 718a, 718b podem ser barras ou vigas que podem ser conectadas uma com a outra, por exemplo por meio de aparafusamento, soldagem, conexões macho e fêmea, por exemplo, um pino e um canal, rebites, parafusos, etc.

Com referência agora à figura 7b, em algumas formas de concretização da invenção, o suporte 708a é conectado com o suporte 710a e/ou elemento substancialmente cilíndrico 704, 708b é conectado com o suporte 710b e/ou elemento substancialmente cilíndrico 704, para prender elementos de cinta 708c e 710c em torno de elemento substancialmente cilíndrico 704. O suporte 712a é conectado com o suporte 714a e/ou elemento substancialmente cilíndrico 704, e o suporte 712b é conectado com o suporte 714b e/ou elemento substancialmente cilíndrico 704 para prender a cinta 712c e cinta 714 em torno da circunferência do elemento substancialmente cilíndrico 704. Os suportes 708b,710b, 712a, e 714a mantêm o elemento de cinta 708c impedido de interferir com o elemento de cinta 712c e/ou superposição, e o elemento de cinta 710c impedido de interferir e/ou superposição com o elemento de cinta 714c. O suporte 716a é conectado com o suporte 718a e/ou elemento substancialmente cilíndrico 704, e o suporte 716b é conectado com o suporte 718b e/ou elemento substancialmente cilíndrico 704. Similarmente, os elementos de cinta 716c e 718c são mantidos impedidos de interferir com os elementos de cinta 712c e 714c por meio da interação de ou espaçamento dos suportes 712b, 714b, 716a e 718a.

Com referência agora à figura 8, em algumas formas de concretização da invenção, um sistema de cintas 800 é ilustrado. O sistema de cintas 800 inclui elemento substancialmente cilíndrico 804 em torno do qual elementos de cinta 808b, 810b, 812b, 814b, 816c, e 818c podem ser montados. O elemento de cinta 808b é conectado com o suporte 808a e suporte 812a. O elemento de cinta 812b é conectado com o bracket812a e o suporte 816a. O elemento de cinta 816b é conectado com o suporte 812a e o suporte 816a. O elemento de cinta 816c é conectado com o suporte 816a e o suporte 816b. O elemento de 810b é conectado com o suporte 810a e o suporte 814a. O elemento de cinta 814b é conectado com o suporte 814a e suporte 818a. O elemento de cinta 818c é conectado com o suporte 818a e o suporte 818b.

Em algumas formas de concretização da invenção, na operação, os suportes 808a podem ser conectados com o suporte 810a e/ou o elemento substancialmente cilíndrico 804, o mesmo para os suportes 912a e suportes 812a e 814a, 816a e 818a, 816b e 818b.

Em algumas formas de concretização da invenção, elementos de cinta do tipo de concha articulada podem ser montados em torno de um tubo usando um sistema do tipo de carrossel, tal como o revelado na patente US No. 6.695.539, a qual é aqui incorporada para referência em sua totalidade.

Em algumas formas de concretização da invenção, elementos de cinta podem ser instalados em torno de um tubo, como revelado na patente US No. 6.561.734, a qual é aqui incorporada para referência em sua totalidade.

Em algumas formas de concretização da invenção, elementos de cinta podem ser instalados em torno de um tubo, como revelado na publicação de pedido de patente US No. 2003/0213113, a qual é aqui incorporada para referência em sua totalidade.

Em algumas formas de concretização da invenção, o diâmetro externo de um elemento substancialmente cilíndrico, ao qual os elementos de cinta podem ser fixados é a partir de em torno de 16 até em torno de 50 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, a altura dos elementos de cinta é a partir de em torno de 5% até em torno de 50% do diâmetro externo dos elementos substancialmente cilíndricos. Em algumas formas de concretização da invenção, a altura dos elementos de cinta é a partir de em torno de 5 até em torno de 20 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, o comprimento entre elementos de cinta adjacentes é a partir de em torno de 30 cm até em torno de 300 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, o comprimento entre elementos de cinta adjacentes é a partir de em torno de 30 em até em torno de 300 cm.

Em algumas formas de concretização da invenção, elementos de cinta podem ser montados em um ângulo com relação a um eixo geométrico do elemento substancialmente cilíndrico a partir de em torno de 5 até em torno de 85 graus. Em algumas formas de concretização da invenção, o ângulo é a partir de em torno de 15 até em torno de 75 graus. Em algumas formas de concretização da invenção, o ângulo é a partir de em torno de 30 até em torno de 60 graus. Em algumas formas de concretização da invenção, o ângulo é em torno de 45 graus.

Em algumas formas de concretização da invenção, elementos substancialmente cilíndricos têm um diâmetro externo de em torno de 5 até em torno de 100 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, os elementos substancialmente cilíndricos têm um diâmetro externo de em torno de 10 até em torno de 50 em. Em algumas formas de concretização da invenção, os elementos substancialmente cilíndricos têm a diâmetro externo de em torno de 20 até em torno de 30 cm.

Em algumas formas de concretização da invenção, os elementos substancialmente cilíndricos têm uma espessura de parede de em torno de 0,1 até em torno de 5 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, elementos substancialmente cilíndricos têm uma espessura de parede de em torno de 0,2 até em torno de 3 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, elementos substancialmente cilíndricos têm uma espessura de parede de em torno de 0,5 até em torno de 2 cm.

Em algumas formas de concretização da invenção, elementos substancialmente cilíndricos incluem tubos ou tubulações, por exemplo tubos ascendentes 125, dispositivos de flutuação 120, e/ou linhas de amarração 130 são feitos de um tubo de aço ao carbono.

Em algumas formas de concretização da invenção, um colar superior articulado e um colar inferior articulado podem ser montados nos elementos substancialmente cilíndricos, de modo que seções de cintas individuais seriam inseridas nos colares e se travarem sobre o tubo ascendente sem o uso de cintas ou outros dispositivos de fixação. Velcro pode ser usado sobre os flanges superiores da seção de cinta para reter temporariamente as seções de cinta no tubo ascendente, enquanto que o colar superior é instalado. A seqüência de operação poderia ser instalar primeiramente o colar inferior. Então instalar as seções. Por último instalar o colar superior para travar as seções no local. Os colares seriam projetados de tal maneira que a porção inferior do colar seria travada nas seções de cinta flangeadas superiores e a porção superior do colar proveria a base para instalar a próxima seção das seções de cinta flangeadas.

Em algumas formas de concretização da invenção, é revelado um sistema de redução de vibração, incluindo um elemento substancialmente cilíndrico, uma pluralidade de elementos de cinta anulares em torno de uma circunferência do elemento cilíndrico. Em algumas formas de concretização da invenção, o elemento cilíndrico tem um diâmetro externo de em torno de 6 até em torno de 60 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, os elementos de cinta têm uma altura de em torno de 5 até em torno de 50% do diâmetro externo do elemento cilíndrico. Em algumas formas de concretização da invenção, os elementos de cinta são espaçados por um comprimento de em torno de 1 diâmetro externo até em torno de 10 diâmetro externos do elemento cilíndrico.

Em algumas formas de concretização da invenção, é revelado um sistema para redução de vibração, incluindo um elemento substancialmente cilíndrico, uma pluralidade elementos de cinta em forma oval em torno de uma circunferência do elemento cilíndrico. Em algumas formas de concretização da invenção, o elemento cilíndrico tem um diâmetro externo de em torno de 8 até em torno de 40 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, os elementos de cinta têm uma altura de em torno de 5 até em torno de 50% de um diâmetro externo do elemento cilíndrico. Em algumas formas de concretização da invenção, os elementos de cinta têm uma altura de em torno de 5 até em torno de 20 cm. Em algumas formas de concretização da invenção, os elementos de cinta são espaçados por um comprimento de em torno de 1 até em torno de 10 vezes um diâmetro externo do elemento cilíndrico. Em algumas formas de concretização da invenção, os elementos de cinta são espaçados por um espaço de em torno de 10 até em torno de 100 cm.

Aqueles de conhecimento na arte apreciarão que muitas modificações e variações são possíveis em termos das reveladas formas de concretização, configurações, materiais e métodos, sem fugir a partir de seu espírito e escopo. Por conseguinte, o escopo das reivindicações anexas em seguida e seus equivalentes funcionais não devem ser limitados pelas formas de realização particulares aqui descritas e ilustradas, pois eles são meramente de natureza exemplificativa.

EXEMPLOS

Exemplo 1:

Uma variedade de testes foi executada em um tubo com 4,5 polegadas com elementos de cinta ovais tendo alturas de 0,019D, 0,77D, e 0,038D; e passos de 2.5D - 20D quando comparados com um tubo liso para determinar os valores de VIV.

Os Números de Reynolds variaram de 70.000 a 210.000.

Os resultados do Exemplo 1 são anexados aqui como apêndice A, o qual é aqui incorporado para referência em sua totalidade.

Claims

1. Sistema, caracterizado pelo fato de compreender: um elemento substancialmente cilíndrico; pelo menos um elemento de cinta em torno de uma circunferência do elemento cilíndrico; em que pelo menos um dos elementos de cinta são fechados e compreendem uma espessura medida em uma direção ao longo de um eixo geométrico longitudinal do elemento cilíndrico menor do que duas vezes um diâmetro externo do elemento cilíndrico; e em que os elementos de cinta operam para reduzir a vibração do elemento cilíndrico quando o elemento cilíndrico é submetido a uma corrente de fluido.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento cilíndrico tem um diâmetro externo de 5 a 5.000 cm.

3. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 ou -2, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos elementos de cinta têm uma altura de 5 a 50% do diâmetro externo do elemento cilíndrico.

4. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a -3, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos elementos de cinta são espaçados por um comprimento de 1 vez o diâmetro externo a 10 vezes o diâmetro externo do elemento cilíndrico.

5. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a -4, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos elementos de cinta são espaçados por 5 a 600 cm.

6. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a -5, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos elementos de cinta compreendem uma porção de forma de cinta fazendo um ângulo de 2o a 75° com um eixo geométrico longitudinal do elemento cilíndrico.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o ângulo é 15° a 60°.

8. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a -7, caracterizado pelo fato de que o mecanismo para fixar um ou mais dos elementos de cinta ao elemento cilíndrico compreende uma pluralidade de parafusos e porcas.

9. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a -8, caracterizado pelo fato de que o mecanismo para fixar um ou mais dos elementos de cinta ao elemento cilíndrico compreende uma pluralidade de soldas a quente.

10. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a -9, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de cinta compreende pelo menos cinco elementos de cinta.

11. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 - -10, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de cinta compreende pelo menos vinte elementos de cinta.

12. Método de redução de vibração em um elemento cilíndrico, caracterizado pelo fato de que compreende em qualquer ordem: montar pelo menos um elemento de cinta fechado em torno de uma circunferência de um elemento substancialmente cilíndrico, em que o elemento de cinta compreende uma espessura menor do que duas vezes um diâmetro externo do elemento cilíndrico e opera para reduzir a vibração do elemento cilíndrico quando o elemento cilíndrico é submetido a uma corrente de fluido; e instalar o elemento substancialmente cilíndrico na corrente de fluido.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o número de elementos de cinta é entre 5 e 100,

14. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 e 13, caracterizado pelo fato de que montar o elemento de cinta compreende: fechar uma cinta articulada aberta em torno da circunferência do elemento cilíndrico para formar o elemento de cinta; e prender a cinta articulada fechada.

15. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que montar o elemento de cinta compreende: fechar um membro articulado aberto em torno da circunferência do elemento cilíndrico, no qual é montada uma pluralidade de elementos de cinta; e prender o membro articulado fechado.

16. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que também compreende prender os elementos de cinta em torno do elemento cilíndrico em uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal do elemento cilíndrico

17. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 16, caracterizado pelo fato de que também compreende prover um meio para manter os elementos de cinta sem se tocarem uns com os outros.

18. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 17, caracterizado pelo fato de que montar os elementos de cinta compreende fixar uma cinta em um membro de colar, e montar o membro de colar no elemento cilíndrico.

19. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 18, caracterizado pelo fato de que o elemento cilíndrico é instalado sob a água, e então os elementos de cinta são montados em torno de uma circunferência do elemento cilíndrico.

20. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 19, caracterizado pelo fato de que os elementos de cinta são montados em torno de uma circunferência do elemento cilíndrico, e então o elemento cilíndrico é instalado sob a água.

21. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 20, caracterizado pelo fato de que cada cinta compreende uma pluralidade de partes, em que montar os elementos de cinta compreende: inserir um membro macho de um mecanismo de alinhamento em uma primeira parte em um membro fêmea de um mecanismo de alinhamento em uma segunda parte a fim de fechar a cinta articulada em torno da circunferência do elemento cilíndrico; e prender as partes de cinta umas nas outras.

22. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 12 a 19, caracterizado pelo fato de que cada cinta compreende uma primeira parte e uma segunda parte, a primeira parte e a segunda parte compreendendo pelo menos dois suportes de articulação, em que montar os elementos de cinta compreende: alinhar suportes de articulação em um primeiro lado da primeira parte com suportes de articulação em um primeiro lado da segunda parte; inserir um primeiro pino através dos primeiros suportes de articulação alinhados; fechar as partes de cinta em torno da circunferência do elemento cilíndrico; alinhar suportes de articulação em um segundo lado da primeira parte com suportes de articulação em um segundo lado da segunda parte; e inserir um segundo pino através dos segundos suportes de articulação alinhados para prender as partes de cinta umas nas outras.