BRPI0710063A2 - junção de tubulação isolada - Google Patents

Abstract

<B>JUNçãO DE TUBULAçAO ISOLADA <D>Um encanamento (20) que encontra-se principalmente no mar e que consiste de múltiplas seções de tubulação de aço conectadas em tandem em junções de tubulação, inclui uma cobertura protetora em torno das seções de tubulação e em torno das junções de tubulação. Cada seção de tubulação éprimeiramente coberta, em uma instalação terrestre, por uma cobertura inicial (30, 32) que se estende ao longo de pelo menos 80% do comprimento da seção de tubulação enquanto deixa suas extremidades descobertas, para deixar livres as áreas de aderência (40, 42) onde o aço da tubulação édescoberto de modo que a tubulação possa ser fixada por ferramentas, tal como com mandíbulas de aço para posicionar e deslizar axialmente, ou girar, ou impedir que gire. Após um par de seções de tubulação ser conectado, uma cobertura de finalização (50) é aplicado em torno da junção de tubulação para deixar o encanamento com uma cobertura em torno dele todo.

Description

JUNÇÃO DE TUBULAÇÃO ISOLADA

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

Os encanamentos de aço são amplamente utilizados paratransportar hidrocarbonetos através do mar. Tal encanamentoinclui múltiplas seções de tubulações de aço, cada uma comum comprimento tal como 4 0 pés (12,2 metros) para seções detubulação tendo dez polegadas (0,254m) de diâmetro, comextremidades adjacentes que são juntamente conectadas.Muitas técnicas diferentes são usadas para conectar asextremidades adjacentes. Um método é a expansão-contraçãotérmica onde uma extremidade da tubulação é expandida comcalor e outra é encolhida com frio antes de acoplá-los.Outro é um acoplamento por solda onde o material de solda(que não as extremidades de tubulação) é derretido para sejuntar as duas extremidades de tubulação. Outro é aperturbação mecânica na qual a extremidade de tubulação éfortemente expandida para receber a outra. Outro é umacoplamento acastelado ou rosca ordinária onde umacoplamento separado com roscas fêmeas se enrosca a duasextremidades de tubulação com roscas macho. Outro é aformação de sulcos concêntricos em roscas nas extremidadesde seção de tubulação que são unidas por força axial semrosquear. Outro é um acoplamento rosqueado direto ondeextremidades de tubulação com roscas macho e fêmea sejamacopladas pelo rosqueamento direto entre eles. Na maioriadestes métodos de conexão, as extremidades de tubulaçãodevem ser firmemente presas, ou fixadas por ferramentas quepodem unir as extremidades de tubulação e possivelmentegirar um e impedir o giro do outro.

Os encanamentos de aço que se encontram no mar etransportam hidrocarbonetos são revestidos quase sempre comuma cobertura protetora. A cobertura protege o encanamentoda corrosão causada pela água do mar. A cobertura é tambémgeralmente necessário, para impedir o resfriamento emexcesso dos hidrocarbonetos no encanamento, que poderiaresultar na formação de cera ou hidratos no encanamento quepoderiam bloqueá-lo.

É usualmente desejável aplicar as coberturas da seçãode tubulação em terra, onde as coberturas mais confiáveispodem ser aplicados, e a menores custos. Entretanto, ascoberturas aplicadas às superfícies que devem ser presaspor ferramentas tais como chaves de boca, serão danificadosfreqüentemente pelas ferramentas. Também, as ferramentasfreqüentemente não conseguirão alcançar um bom aperto nassuperfícies relativamente macias das coberturas emcomparação à superfície de aço da própria tubulação. Ummétodo que permita a conexão das seções de tubulação demaneira a fornecer superfícies de aderência da tubulação deaço para o acoplamento por ferramentas de aperto detubulação, enquanto requer um mínimo de operações decobertura durante operações do mar, seria de valor.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com uma modalidade da invenção, um método éfornecido para a preparação e instalação de seções detubulação de aço em uma longa linha de tubulação em um mar,que forneça superfícies de aderência em aço descobertas nasextremidades das seções de tubulação para facilitar omanuseio durante as conexões do tandem, e ao fornecercoberturas de confiança a custo mínimo. Cada seção detubulação é revestida com uma cobertura inicial enquanto aseção de tubulação estiver situada na terra, com acobertura inicial que estende ao longo da meio parte docomprimento da seção de tubulação, exceto nas extremidadesde tubulação. Isto deixa superfícies de aderênciadescobertas nas extremidades de tubulação, que pode serpreso pelo equipamento de manutenção da tubulação tal comoalicates de manutenção.

Depois de um par de seções de tubulação ser conectadoem uma embarcação de instalação, e antes da junção detubulação ser rebaixada no mar, uma cobertura definalização é aplicado em torno do comprimento limitado datubulação sem cobertura na junção onde os pares deextremidades de tubulação são conectados. A cobertura definalização cobre as superfícies de aderência que foramdeixadas quando as coberturas iniciais eram aplicados eigualmente se estendem usualmente sobre as extremidades dascoberturas iniciais. As coberturas de finalização são decomprimentos limitados que são usualmente não mais do queduas vezes os diâmetros combinados das duas tubulaçõesunidas, que é uma porção pequena de uma seção de tubulaçãocujo comprimento é usualmente maior do que vinte vezes seudiâmetro de tubulação.

A cobertura de finalização pode incluir uma películaretrátil sob a forma de uma faixa de polímero que sejaenvolvida em torno de uma junção de tubulação, com oenvoltório do encolhedor aquecido para encolhê-lofirmemente em torno da junção. Uma camada de isolamentopode ser envolvida em torno da junção para fornecer um bomisolamento térmico, antes que a película retrátil estejaaplicado em torno da junção.As novas características da invenção são determinadascom particularidade nas reivindicações anexas. A invençãoserá compreendida melhor a partir da seguinte descriçãoquando lida conjuntamente com os desenhos acompanhantes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Fig. 1 é uma vista em elevação de uma embarcação dainstalação e um encanamento de aço que está sendo instaladopela embarcação no mar.

A Fig. 2 é uma vista em corte parcial de duas seçõesde tubulação que são unidas em uma junção de tubulação, comcada seção de tubulação tendo uma cobertura inicial quedeixe as superfícies de aderência de aço descobertas naporção extrema da seção de tubulação.

A Fig. 3 é uma vista em corte parcial das duas seçõesde tubulação da Fig. 2, com uma cobertura de finalizaçãoque se encontra em torno da junção de tubulação e em tornodas extremidades das coberturas iniciais.

A Fig. 4 é uma vista em corte parcial de duas seçõesunidas da tubulação, mostrando uma cobertura de finalizaçãoque está sendo aplicado por moldagem superficial.

A Fig. 5 é uma vista em corte parcial de duastubulações unidas com uma cobertura de finalizaçãoaplicado, onde as seções de tubulação têm extremidadesampliadas.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

A Fig. 1 mostra um sistema de instalação 10 que incluiuma estrutura de instalação sob a forma de uma plataformaou uma embarcação 12 que esteja no processo de conexão dasseções da tubulação 14 em tandem e descendo-o no mar 16. Oencanamento 20 formado pelas seções conectadas em tandem datubulação deve ser usado para transportar hidrocarbonetos,assim como transportar hidrocarbonetos a partir de um poçosubmarino para uma embarcação da produção que substitua aembarcação de instalação, ou de um petroleiro para umterminal de recepção, ou em outras aplicações. As seções detubulação são formadas de tubulação de aço e tendacoberturas, ou coberturas que são combinadas com a proteçãocatódica para evitar a corrosão na água de mar. Em muitoscasos, a cobertura é igualmente útil como um isolantetérmico impedindo o resfriamento dos hidrocarbonetos quepassam através do encanamento, assim como para evitar aformação de cera e hidratos que poderiam obstruir oencanamento.

o encanamento inclui usualmente muito mais de dezseções de tubulação conectadas em tandem. Cada seção detubulação tem normalmente um comprimento de 4 0 pés (12,2metros) para um tubo de 10 polegadas (0,254 m) , e cadaseção de tubulação tem um peso de 1,5 a 2,0 toneladas. Asconexões podem ser feitas das variadas maneiras que estãolistadas acima. A tubulação seguinte a ser conectada àúltima tubulação em que foi rebaixado no ou para o mar,deve ser firmemente prendida ou fixada por uma ferramentade aperto para alinhar precisamente as duas seções detubulação e move-las juntas. Provavelmente o tipo maiscomum de junção de tubulação é a conexão rosqueada simplesonde uma extremidade da tubulação com rosca macho éconectada rosqueando a uma extremidade da tubulação com umarosca fêmea girando uma delas enquanto não se permite ogiro da outra, e enquanto se mantém às seções de tubulaçãoprecisamente alinhadas. Isto exige que cada seção detubulação esteja presa firmemente pelas mandíbulas dasmáquinas de manipulação da tubulação. As coberturas datubulação são de material muito mais macio do que o aço efreqüentemente não estão unidos intimamente com a5 superfície de aço da tubulação. As ferramentas de aderênciaque devem mover as tubulações para o alinhamento exato efazer os outros movimentos tais como girar, não podemseguramente prender as coberturas e freqüentementedanificam as coberturas ao prendê-las.

De acordo com a presente invenção, o aplicador revesteinicialmente cada seção de tubulação com uma coberturaprincipal que cubra pelo menos 8 0% e preferivelmente pelomenos 90% do comprimento da seção de tubulação. Asextremidades de cada seção de tubulação são deixadasdescobertas, ou sem cobertura. As extremidades de tubulaçãopodem conter um alumínio pulverizado termicamente ou umfilme iniciador (espessura menos de 0,004 polegadas, ou 0,1mm) que não é considerada uma cobertura, pois a extremidadeda tubulação está ainda desencapada. Uma camada da

0 cobertura ou da cobertura tem uma espessura de mais de 0,1milímetros, e usualmente mais de 0,2mm. A Fig. 2 mostra umpar das seções da tubulação 22, 24 tendo as extremidadesadjacentes 26, 28 que foram unidas pelo acoplamento dossulcos ou das linhas helicoidais 2 9 em suas extremidades.

As seções da tubulação 22, 24 são formadas do aço.Coberturas iniciais, ou camadas 30, 32 dos materiais commenos que a metade da dureza do aço tal como polímeros, semantém em torno do comprimento de cada seção de tubulação,para proteger a tubulação de aço de corrosão da água do mare para isolar a tubulação para minimizar a perda de calor.A perda de calor pode conduzir ao resfriamento do óleoquente a uma temperatura em que a cera ou hidrato se formanas tubulações, que podem obstruir as tubulações.Previamente, cada seção de tubulação seria construída comuma cobertura que cobrisse a porção inteira da tubulaçãoque seria exposta após uma conexão, ou junção. Entretanto,tal cobertura não pode ser apertado firmemente peloequipamento de manipulação, sem dano inaceitável aacobertura. Tal equipamento de manipulação tem asferramentas de aderência (34, Fig. 1), que podem ter asmandíbulas de aço temperado que prendem uma seção detubulação e que podem mover axialmente e/ou girar (ou paraimpedir que gire) durante rosqueamento ou outro conjunto deuma linha longa de seções de tubulação abaixadas no mar.

Na presente invenção, as áreas limitadas dassuperfícies exteriores da tubulação secionam asextremidades 26, 28 foram deixadas expostas para fornecersuperfícies de aderência no aço 40, 42. Cada superfície deaderência descoberta estende uma pluralidade de centímetrosdistante de cada extremidade 22E, 24E, e usualmente pelomenos 20 centímetros da seção da extremidade da tubulaçãoexposta 22G, 24E. Depois que as seções de tubulação foramunidas em uma junção de tubulação 44, uma coberturaresistente à corrosão de finalização que seja usualmenteigualmente uma cobertura de isolamento, é aplicado em tornoda superfície de junção exposta 46 da tubulação, nassuperfícies de aderência previamente descobertas 40 daextremidade de tubulação, 42. Este cobertura é aplicado "emcampo" quando as seções de tubulação forem realizadas emuma orientação principalmente vertical (ou orientaçãoprincipalmente horizontal em formato de instalação S)enquanto suportam o peso de um comprimento longo datubulação que estende principalmente para baixo no mar.Após o conjunto e a aplicação da cobertura suplementar, asseções de tubulação são abaixadas da estrutura de flutuaçãoe eventualmente no mar, assim que a tensão axial é aplicadaas uniões pela ação do peso das já instaladas tubulações.

Se a cobertura inicial cobre 90% do comprimento decada seção de tubulação, então a cobertura de finalizaçãocobre não mais de 5% do comprimento de cada seção detubulação mais aproximadamente 1% do comprimento paracobrir uma extremidade de cada cobertura inicial.Conseqüentemente, a cobertura de finalização cobreusualmente não mais de 6% do comprimento da seção detubulação.

A Fig. 3 mostra uma forma para aplicar uma coberturasuplementar, ou de finalização 50 à junção de tubulação 44,de resistência de corrosão apropriada e isolamento térmico.Uma camada de material do envoltório, tal como uma luva dapelícula retrátil térmico ou de uma faixa que sejaenvolvida por diversas voltas, é colocada em torno dasuperfície de junção exposta 46. Tal camada de encolhedortem usualmente uma espessura de um-desesseis da polegada(0,063 polegada ou l,6mm). No caso da película retrátil, acamada de película retrátil é aquecida para encolhê-lo paraencontrar-se firmemente em torno das superfícies deaderência da tubulação previamente desencapada e usualmentetambém em torno das extremidades 54, 56 de camadasisolamento inicial 30, 32. Entretanto, é possível aplicar acobertura de finalização assim que se confina somente aextremidade da cobertura inicial, embora esta não sejapreferida usualmente. A película retrátil pode ser sob aforma de umas ou várias tiras que são envolvidas em tornoda superfície comum 46 e aquecidas. Uma tira da películaretrátil, ou uma tira de plástico morno muito pegajosopodem ser envolvidas em torno da superfície comum 4 6 eentão possivelmente aquecidas e permitido resfriar. Umenchimento pode encontrar-se sob uma luva fina para umisolamento térmico adicional. Quando a cobertura definalização é aplicado, as seções unidas 22 da tubulação,24 estão cobertas por uma cobertura 58 que estendacontinuamente ao longo do comprimento das seções detubulação (com uma fina abertura possível se a cobertura definalização não sobrepor as coberturas iniciais).

A cobertura da junção de tubulação pode ser aplicadaem um número variado de maneiras. Uma segunda maneira épulverizar uma cobertura grosso de secagem rápida ou curaisolante da cobertura na superfície de junção 46. Umaterceira maneira, mostrada na Fig. 4, é apertar uma tampa60 do molde em torno da superfície de junção 46, usando umpar de braçadeiras 62, 64, para formar a um espaço decavidade anular de molde 66 em torno da superfície dejunção. Um material de isolamento escoável de rápidapreparação é injetado de uma fonte 70 através uma abertura72 na tampa para encher a cavidade. Quando o materialinjetado se solidifica, a tampa é removida. A coberturamaterial injetado pode ter uma espessura de 2 a 3 polegadas(5 a 8cm) .

Outros métodos estão disponíveis para aplicar umacobertura de finalização sobre uma junção de tubulação,além dos métodos descritos acima. A superfície de junçãodesencapada da tubulação pode ser coberta com múltiplascamadas de encolhedor ajustável ou material de ajustetérmico. Estes materiais se grudam quando aplicados e entãose unem. Apoios que podem estar atuais na junção detubulação antes que a cobertura suplementar seja aplicada,ajuda para prender a cobertura de finalização no lugar. Oenvoltório pode ser uma tira extrudada a quente depolipropileno sintético que é extrudadado de uma cabeça deextrusão que se mova em torno da junção de tubulação. Oenvoltório podem ser esfregado e curado em uma tira deborracha vulcanizada em um enchimento contínuo com umaferramenta de separação.

Como mencionado acima, há muitas maneiras de juntar-seas extremidades de tubulação, incluindo o encolhedor e asexpansões térmicas das extremidades de tubulação, solda,virada mecânica e uso de um acoplamento rosqueado separado.Entretanto, o uso das tubulações com extremidadesrosqueadas que são simplesmente aparafusadas junto é amaneira mais comum de fazer uma junção de tubulação, porqueé usualmente a maneira a mais barata. A Fig. 5 mostra umajunção de tubulação 80 que é de maior resistência, mas queigualmente consiste em duas extremidades de tubulação quesão conectadas diretamente rosqueando em uma junção detubulação 82. A extremidade rosqueada macho 84 de uma seção86 da tubulação é manufaturada com um diâmetro aumentadopara evitar o enfraquecimento pela criação das roscas, e aextremidade fêmea 90 da outra seção 92 da tubulação émanufaturada com um diâmetro aumentado para receber a roscada extremidade macho. O diâmetro aumentado da extremidadefêmea é conseguido pelo menos soldando em 93 a extremidadefêmea a um comprimento de tubulação. Ambas as seções detubulação têm uma cobertura inicial grosso 94, 96. Acobertura suplementar, ou de finalização 100 incluem umacamada interna 102 de isolamento e uma camada de fixação104 tais como a película retrátil de material que contraipara prender firmemente à junção de tubulação.

Como mencionado acima, as seções de tubulação com umdiâmetro interno D (Fig. 2) de dez polegadas são produzidasusualmente nas seções dos comprimentos de 40 pés (12,2metros) . Para uma seção de comprimento 40 pés, a coberturainicial 30, 32 tem um comprimento de aproximadamente 35 a38 pés. A extremidade macho exposta 40 (que se encontraalém da cobertura inicial 30) tem um comprimento E de nãosuperior a aproximadamente três pés, mas um comprimento desuperfície de aderência G que deva ser coberto pelacobertura de finalização, de um comprimento de não mais queum metro. A extremidade fêmea 28 tem um comprimento desuperfície de aderência H que deve ser coberto, que é nãomaior que dois pés de comprimento. A superfície de junçãointeira G + H que deve ser coberto tem um comprimento quegeralmente não é superior a três pés. Esses comprimentoslimitados facilitam bastante a aplicação de uma coberturaem-campo na junção de tubulação.

Assim, a invenção fornece uma série de seções detubulação conectadas em tandem com coberturas para impedira corrosão e usualmente também fornecendo isolamentotérmico, que pode ser aplicado a custos moderados e issodeixa a superfície de aderência no aço nas extremidades daconexão da seção de tubulação durante a conexão da seção.Cada seção de tubulação de aço é coberta com uma coberturainicial feita em terra, ao longo de pelo menos 80% epreferivelmente pelo menos 90% de seu comprimento, com acobertura inicial que fornece a proteção ã corrosão exigidae/ou isolamento térmico, enquanto deixa as superfícies deaderência descobertas nas extremidades de tubulação. Asmandíbulas que prendem a tubulação se fixam diretamente aoaço na seção de tubulação descoberta engatando nassuperfícies das extremidades. Depois que um par deextremidades de tubulação é juntado em uma junção detubulação, uma cobertura de finalização é aplicado em tornodas duas extremidades unidas da seção de tubulação, isto é,em torno da junção de tubulação. A cobertura de finalizaçãoigualmente se estende em torno das extremidades dascoberturas iniciais. Um número de diferentes tipos dejunções de tubulação estão disponíveis para juntar duasextremidades de seção de tubulação, e um número de maneirasdiferentes estão disponíveis para aplicar uma cobertura definalização.

Através das modalidades particulares da invençãodescritas e ilustradas aqui, reconhece-se que asmodificações e as variações podem prontamente ocorrer aaqueles hábeis na técnica, e conseqüentemente, écompreendido que as reivindicações sejam interpretadas paracobrir tais modificações e equivalentes.

Claims (9)

1. Método para conectar as primeira e segundaextremidades de tubulação adjacentes (26, 28, 84, 90) dasprimeira e segunda seções de tubulação (22, 24) para formaruma junção de tubulação (44), quando as seções de tubulaçãosão suportadas em uma estrutura de instalação (12) que seencontra no mar (16) , e para fornecer uma cobertura (58) emtorno das seções de tubulação que se estendem continuamenteao longo do comprimento das primeira e segunda seções detubulação incluindo a junção de tubulação, durante ainstalação de uma linha (20) de seções de tubulaçãomúltiplas conectadas em tandem no mar, caracterizado pelofato de compreender:antes de conectar as extremidades de seções detubulação, cobrindo cada uma das primeira e segunda seçõesde tubulação com uma cobertura inicial (30, 32) que seestende ao longo de pelo menos 80%, mas menos que ocomprimento total da correspondente seção de tubulação, aodeixar uma superfície de aderência descoberta (40, 42) seestendendo em uma pluralidade de centímetros longe daextremidade (22E, 24E) de cada uma das primeira e segundaseções de tubulação;conectar as primeira e segunda extremidades de seçãode tubulação para formar a junção de tubulação (44),incluindo o acoplamento de ambas seções de tubulação pelasferramentas de aderência (34) em suas superfícies deaderência descobertas;após a conexão das extremidades de seção de tubulaçãopara formar a junção de tubulação, aplicando uma coberturade finalização (50) em torno de uma superfície de junçãoexposta (46) que inclui as superfícies de aderência (40,-42) das primeira e segunda seções de tubulação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato da etapa de aplicação de umacobertura de finalização incluir a aplicação de umafinalização cobrindo a superfície de junção exposta (46) eem torno das extremidades das coberturas iniciais (30, 32) .

3. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato da etapa de aplicação de umacobertura de finalização em torno da região de junçãoincluir a aplicação de uma camada de película retrátil emtorno da região de junção e a aplicação de calor à camadade película retrátil.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato da etapa de aplicação de umacobertura de finalização em torno da região de junçãoincluir o envolvimento de uma camada de isolamento térmicoem torno de pelo menos da junção de tubulação antes queetapa de aplicação da filme de película retrátil em tornoda região de junção.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato da etapa de aplicação uma coberturade finalização em torno da região de junção incluir aaplicação de uma cobertura de molde (60) em torno da regiãode junção para deixar um espaço anular (66) entre a regiãode junção e a cobertura de molde, incluindo prenderextremidades opostas da cobertura de molde para a coberturainicial em cada uma das primeira e segunda tubulações, einjetar um polímero fluido no espaço anular.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato da cobertura inicial ter umaespessura de pelo menos 0,2 mm, e a superfície de aderênciadescoberta ser desprovida de uma filme de uma espessura demais de 0,1 mm.

7. Encanamento subaquático principal (20)caracterizado pelo fato de compreender seções de tubulaçõesde aço múltiplas (14) conectadas em tandem, que inclui asprimeira e segunda seções de tubulação (22, 24) comextremidades adjacentes (26, 28) tendo extremidades detubulação macho e fêmea respectivas com sulcos deacoplamento (29) que são conectados em uma junção detubulação (44) em que:a primeira seção de tubulação tem uma extremidadefrontal extrema (22E) e tem uma primeira superfície deaderência (40) se estendendo para trás por uma pluralidadede centímetros de uma extremidade traseira de um sulco daextremidade macho, e a primeira tubulação tem uma primeiracobertura inicial (30) que se estende de uma posiçãotraseira de sua superfície de aderência (40) e ao longo damaior parte do comprimento da primeira seção de tubulação;a segunda seção de tubulação tem uma extremidadefrontal extrema (24E) e tem uma segunda superfície deaderência (42) se estendendo por uma pluralidade decentímetros para trás da extremidade frontal extrema, e temuma segunda cobertura inicial (32) que se estende de umaposição para trás da superfície de aderência e ao longo damaior parte do comprimento da segunda seção de tubulação;uma cobertura de finalização contínua (50) que seestende em torno da junção de tubulação (44) de uma porçãofrontal da primeira cobertura inicial (30) para uma porçãofrontal da segunda cobertura inicial (32).

8. Encanamento subaquático, de acordo com areivindicação 7, caracterizado pelo fato da cobertura definalização compreender uma luva de polímero de películaretrátil que se sobrepõe à junção de tubulação que incluiporções frontais das primeira e segunda coberturas iniciaise que se estende continuamente entre as coberturas iniciaise em torno das superfícies de aderência.

9. Encanamento subaquático, de acordo com areivindicação 7, caracterizado pelo fato da cobertura definalização se estender ao longo de não mais de 6% docomprimento de cada uma das primeira e segunda seções detubulação.