BRPI0515156B1 - Flexible pipeline with multiple conduct, adapted for the transportation of hydrocarbons - Google Patents

Abstract

canalização flexível com condutos múltiplos, adaptada para o transporte de hidrocarbonetos a invenção se refere a uma canalização flexível com condutos múltiplos, adaptada para o transporte dos hidrocarbonetos, a dita canalização compreendendo um elemento flexível central (18) no interior do qual circula o dito hidrocarboneto, uma bainha externa (26) em tomo do dito elemento flexível central (18) e pelo menos um conduto periférico (22) feito de aço ligado que se estende longitudinalmente em um espaço anular (28) situado entre a dita bainha externa (26) e o dito elemento flexível central (18), o dito espaço anular (28) compreendendo por outro lado elementos metálicos (40, 42) em contato com um meio aquoso que contém oxigênio, os ditos elementos metálicos sendo suscetíveis de se oxidar fixando para isso o oxigênio; de acordo com a invenção os ditos elementos metálicos (40, 42) oxidáveis e o dito conduto periférico (22) são mantidos espaçados uns do outro para ser separados eletricamente.

Description

“CANALIZAÇÃO FLEXÍVEL COM CONDUTOS MÚLTIPLOS, ADAPTADA PARA O TRANSPORTE DE HIDROCARBONETOS” A presente invenção se refere a canalizações flexíveis de condutos múltiplos e notadamente a melhorias que visam preservar certos condutos secundários da corrosão.

Essas canalizações flexíveis são destinadas ao transporte submarino dos hidrocarbonetos e elas compreendem notadamente, um elemento flexível central, ou conduto principal, no qual o dito hidrocarboneto é suscetível de escoar e condutos periféricos secundários, tudo alojado no interior de uma bainha externa flexível. Um espaço anular entre o elemento flexível central e a bainha externa é adaptado para alojar os condutos periféricos secundários. Esses condutos periféricos feitos de aço ligado ou de metal passivável, são estendidos longitudinalmente no espaço anular, seja helicoidalmente em tomo do elemento flexível central, seja de modo sinusoidal em tomo de uma geratriz da canalização, mais comumente chamado S/Z e isso, de maneira a permitir a flexão dessas canalizações.

Esses condutos são adaptados para o transporte de fluidos, de gases sob pressão por exemplo, entre as duas extremidades de uma canalização submarina, uma por exemplo situada na superfície ao nível de uma plataforma, a outra situada na proximidade do fundo marinho. Geralmente, esses gases sob pressão, são veiculados a partir da plataforma na direção do fundo marinho para serem injetados ao nível da cabeça de poço de modo a facilitar a subida do bmto (“Gas lift” em língua inglesa).

No entanto, os condutos periféricos são suscetíveis de se degradar pela corrosão, isso ainda mais que água do mar própria para conter oxigênio, circula geralmente no espaço anular e portanto, considerando-se a pressão que se exerce sobre eles, eles podem com o tempo se perfurar. A fim de corrigir isso já foi imaginado preservar eletroquímicamente os condutos periféricos feitos de aço por proteção catódica acoplando-os eletricamente a anodos de sacrifício de tipo zinco ou alumínio.

Também será possível recorrer ao documento FR 2 752 908 que descreve um tal dispositivo de proteção.

No entanto, esse tipo de proteção pode ser verificar insuficiente devido ao grande confinamento desse anular e/ou acarretar a produção de hidrogênio, que é suscetível de gerar uma fragilização grave, dita fragilização pelo hidrogênio, em especial para os condutos periféricos feitos de aço inoxidável de alta característica.

Um objeto da presente invenção é então fornecer uma canalização flexível da qual os condutos periféricos feitos de aço ligado ou metal de liga metálica passivável, são preservados não somente da corrosão generalizada mas também da fragilização pelo hidrogênio.

Com esse objetivo, a presente invenção propõe uma canalização flexível com condutos múltiplos, adaptada para o transporte dos hidrocarbonetos, a dita canalização compreendendo um elemento flexível central no interior do qual circula o dito hidrocarboneto, uma bainha externa em tomo do dito elemento flexível central e pelo menos um conduto periférico feito de aço ligado ou metal feito de liga metálica passivável, que se estende longitudinalmente em um espaço anular situado entre a dita bainha externa e o dito elemento flexível central, o dito espaço anular compreendendo por outro lado elementos metálicos em contato com um meio aquoso que contém oxigênio, os ditos elementos metálicos sendo suscetíveis de se oxidar fixando para isso o oxigênio; de acordo com a invenção os ditos elementos metálicos oxidáveis e o dito conduto periférico são mantidos espaçados uns do outro para ser separados eletricamente.

Assim, uma característica da invenção reside na utilização de elementos metálicos oxidáveis no anular da canalização que sejam não acoplados com os condutos periféricos mas espaçados deles de maneira a consumir o oxigênio presente no anular se corroendo e não a deslocar o potencial de corrosão dos condutos periféricos feitos de aço ou de liga metálica passivável. Desse modo, empobrecendo a concentração em oxigênio do meio aquoso que circula no anular diminui-se consideravelmente a velocidade de corrosão dos condutos feitos de aço ou de liga metálica passivável.

De acordo com um modo de execução da invenção especialmente vantajoso, a canalização flexível compreende pelo menos um par de aros instalado longitudinalmente no dito espaço anular, os ditos aros apresentando duas faces de apoio opostas adaptadas para se apoiarem respectivamente contra o elemento flexível central e contra a dita bainha externa, e superfícies laterais côncavas, o dito par de aros sendo adaptado para manter o dito conduto periférico entre duas superfícies laterais conffontantes e espaçado do dito elemento flexível central e da dita bainha externa.

Assim, os pares de aros são adaptados para manter na posição fixa os condutos periféricos. Preferencialmente, uma pluralidade de aros e de condutos periféricos é estendida longitudinalmente no espaço anular na totalidade de sua circunferência, os aros e os condutos sendo respectivamente apoiados uns contra os outros de acordo com direções tangenciais.

Desse modo, aros e condutos periféricos são inteiramente bloqueados juntos na circunferência do anular e de modo vantajoso os ditos elementos metálicos são montados solidários dos ditos aros. Assim, os elementos metálicos oxidáveis são mantidos espaçados dos condutos periféricos sem possibilidade de contato. Em conseqüência disso, nenhum acoplamento elétrico é possível entre os condutos e os elementos metálicos que entretanto podem se oxidar e empobrecer em oxigênio o meio aquoso do anular.

De acordo com um modo especial e vantajoso de execução da invenção, os ditos aros apresentam, entre as ditas faces de apoio e as ditas superfícies laterais côncavas partes livres salientes, as ditas partes livres salientes de um par de aros sendo adaptadas para se estender em frente uma das outras, e os ditos elementos metálicos oxidáveis são estendidos ao longo das ditas partes livres salientes. Assim, um aro apresenta de um lado e de outro de uma dessas duas superfícies laterais côncavas duas partes livres salientes e as duas partes livres salientes de um par de aros entre os quais se estende um conduto, são estendidas respectivamente em frente uma à outra de um lado e de outro do dito conduto. Desse modo, instalando-se os elementos metálicos oxidáveis ao longo dessas partes livres salientes empobrece-se o meio aquoso em oxigênio na proximidade do conduto o que permite preservá-lo melhor ainda da corrosão.

Vantajosamente, os ditos elementos metálicos oxidáveis apresentam uma parte de ancoragem enfiada nas ditas faces de apoio de tal modo que a bainha externa que vem em apoio contra as ditas faces, fixa perfeitamente os elementos metálicos que são então bloqueados tangencialmente em relação à canalização e não podem entrar em contato com os condutos periféricos.

De acordo com um outro modo de execução da invenção especialmente vantajoso, os ditos elementos metálicos oxidáveis apresentam ranhuras de maneira a aumentar a superfície de contato com o meio aquoso e assim aumentar o consumo de oxigênio por corrosão. Preferencialmente, os ditos elementos metálicos são realizados em aço de maneira a poderem ser empregados a um custo vantajoso pelos meios habituais necessários para a fabricação das canalizações flexíveis.

Por outro lado, os ditos aros são realizados em um material eletricamente isolante de tipo matéria plástica, notadamente para evitar o acoplamento elétrico entre os condutos periféricos e os elementos metálicos se no entanto os condutos periféricos não são recobertos de uma camada de proteção isolante.

Outras particularidades e vantagens da invenção se destacarão com a leitura da descrição feita abaixo de modos de realização especiais da invenção, dados a título indicativo mas não limitativo, em referência aos desenhos anexos nos quais: - a Figura 1 é uma vista esquemática parcial em perspectiva, com destaque parcial, de uma canalização flexível com condutos múltiplos, de acordo com um modo de execução da invenção; e - a Figura 2 é uma vista esquemática em corte de detalhe de elementos representados na Figura 1. A figura 1 mostra parcialmente uma canalização flexível de acordo com a invenção, adaptada para o transporte submarinho dos hidrocarbonetos e que é geralmente instalada entre uma instalação de superfície e uma instalação de fundo. Ela apresenta do interior da canalização para o exterior: - uma bainha de estanqueidade 10 que recobre uma carcaça metálica não representada; - uma abóbada de pressão 12; - uma manta de armaduras de tração que compreende duas armaduras 14 e 16 enroladas em sentido inverso de maneira cruzada com um ângulo de armação sensivelmente equivalente; - uma bainha interna estanque 18; - uma manta que será detalhada abaixo, constituída por uma pluralidade de cabos aquecedores 20 e por condutos periféricos 22, alternados com aros 24, os ditos aros 24 sendo constituídos por órgãos de transmissão de esforço de esmagamento; e - uma bainha externa 26.

Os condutos periféricos precitados 22 são adaptados para veicular fluidos sob pressão de uma instalação de superfície para o fundo marinho, para facilitar a subida dos hidrocarbonetos. Esses fluidos, geralmente gases recuperados do hidrocarboneto na superfície, são reinjetados na base do conduto, no fundo marinho de modo a desffagmentar e/ou a arrastar notadamente, os tampões de parafina que se teriam formado. Os cabos aquecedores 20 têm como função reaquecer o hidrocarboneto para fazer fundir eventualmente esses tampões de parafina.

Esses condutos são instalados longitudinalmente em um espaço anular 28 da canalização, situada entre a bainha interna estanque 18 e a bainha externa 26, em hélice ou sinusoidalmente, e eles são mantidos ao mesmo tempo espaçados um do outro e respectivamente à distância da bainha interna estanque 18 e da bainha externa 26 graças aos aros 24 que vão ser agora detalhados em referência à Figura 2. Por outro lado, a água do mar penetra no espaço anular 28, de modo que os aros 24 e os condutos são embutidos em um meio aquoso suscetível de conter oxigênio. Ora, os condutos periféricos são realizados em aço inoxidável, eventualmente recobertos por uma camada de proteção feita de matéria plástica, e eles são suscetíveis de se corroerem sob a ação conjunta da água e do oxigênio. A água do mar contendo cloreto de sódio e diferentes outros eletrólitos, é mais condutora do que a água doce e portanto a velocidade de difusão das espécies químicas nas superfícies é acelerada por isso e do mesmo modo a velocidade de corrosão. É encontrado parcialmente nessa Figura 2 em corte, o espaço anular 28 da canalização de acordo com a invenção, e também a bainha interna estanque 18 e a bainha externa 26 entre as quais se estendem os aros 24 e os condutos periféricos 22.

Cada um dos aros 24 é formado por um órgão flexível que apresenta duas faces de apoio opostas, uma primeira face 30 que vem se apoiar contra a superfície externa da bainha interna estanque 18 e uma segunda face 32 que vem se apoiar contra a superfície interna da bainha externa 26. Ele também apresenta, duas superfícies laterais côncavas opostas 34 respectivamente orladas por duas partes livres salientes, uma parte livre interna 36 e uma parte livre externa 38.

As superfícies laterais côncavas opostas 34 formam em seção reta uma porção de arco cujo comprimento é inferior ao meio perímetro dos condutos periféricos 22 de tal modo que, qualquer par de aros 24 que encerra um conduto periférico 22, apresenta respectivamente, dias partes livres internas 36 e dias partes livres externas 38 conffontantes e espaçadas umas das outras, de um lado e de outro do dito conduto periférico. O dito par de aros define então dois interstícios opostos, um interstício interno 37 e um interstício externo 39, nos quais água é suscetível de escoar.

Por outro lado, esses aros 24 são realizados em matéria plástica, por exemplo feitos de polietileno ou de poliamida de maneira a resistir notadamente aos esforços de esmagamento para poder retransmiti-los. Além disso, eles são altemativamente estendidos com um conduto periférico 22, em toda a circunferência do espaço anular 28. Em conseqüência disso, os condutos 22 e os aros 24 são bloqueados tangencialmente e radialmente uns em relação aos outros.

De acordo com uma característica essencial da invenção, elementos metálicos oxidáveis 40,42 são instalados em tomo das partes livres salientes 36,38 dos aros 24.

De acordo com um modo de realização especial os elementos metálicos oxidáveis 40,42 são formados por um perfilado metálico em U e de aço pouco ligado, por exemplo feito de aço ao carbono. No entanto, o aço galvanizado, o zinco ou o alumínio são também absolutamente adaptados. O perfilado metálico apresenta duas abas, uma primeira aba 44 enfiada na segunda face de apoio 32 dos aros 24, na proximidade da parte livre saliente 38, e uma segunda aba 46 estendida ao longo dessa parte livre saliente 38 na direção do conduto periférico 22. Bem evidentemente, essa segunda aba 46 não entra em contato com o conduto periférico para evitar qualquer acoplamento elétrico.

Assim, as segundas abas 46 de cada um dos perfilados 40, 42 de um par de aros 24 se estendem em frente no interstício e na proximidade do conduto 22. A utilização dos perfilados 40, 42 foi descrita para os interstícios externos 39 correspondentes à parte livre externa 38, ela é no entanto estritamente idêntica para as partes livres internas 36 e não será descrita de novo.

Desse modo, os elementos metálicos oxidáveis formados pelos perfilados 42,40 são banhados pelo menos parcialmente pela água que circula nos interstícios 37, 39 e são portanto oxidados graças ao oxigênio que está dissolvido nessa água. Assim, o meio aquoso se empobrece em oxigênio que em conseqüência disso não pode mais contribuir para a oxidação de outros elementos e em especial dos condutos periféricos.

De acordo com uma variante de realização especial, aumenta-se a superfície ativa desses elementos metálicos oxidáveis, realizando-se ranhuras na superfície desses elementos. Desse modo, a superfície própria para reagir com o oxigênio é aumentada sem por causa disso aumentar as dimensões globais dos elementos metálicos.

Bem evidentemente, a invenção não está limitada a elementos metálicos oxidáveis formados por perfilados. É prevista assim, a fixação de tiras metálicas oxidáveis contra as partes livres salientes 38, 36 dos aros 24, graças a meios de fixação atarraxados nesses mesmos aros 24.

Aqui ainda, as tiras metálicas serão mantidas à distância dos condutos periféricos 22 de maneira a evitar o contato e portanto, o acoplamento elétrico.

Por outro lado, de acordo com mais uma outra variante de realização, substitui-se regularmente tubos na periferia no anular,por exemplo um em cada cinco, por elementos metálicos oxidáveis que permitem reter o oxigênio e provocar a difusão do oxigênio à distância entre os aros próximos.

De acordo com uma última variante de realização não representada, no lugar ou em complemento dos elementos metálicos oxidáveis 40, 42 enrola-se uma fita metálica em tomo dos aros 24 em hélice e com passo curto, a dita fita metálica tendo a dupla função de se oxidar, fixando assim o oxigênio e de facilitar as transferências de energia térmica fornecida pelos cabos aquecedores 20.

REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1. Canalização flexível com condutos múltiplos, adaptada para o transporte de hidrocarbonetos, a dita canalização compreendendo um elemento flexível central (18) no interior do qual circula o dito hidrocarboneto, uma bainha externa (26) em tomo do dito elemento flexível central (18) e pelo menos um conduto periférico (22) feito de aço ligado que se estende longitudinalmente em um espaço anular (28) situado entre a dita bainha externa (26) e o dito elemento flexível central (18), o dito espaço anular (28) compreendendo por outro lado elementos metálicos (40, 42) em contato com um meio aquoso que contém oxigênio, os ditos elementos metálicos sendo suscetíveis de se oxidar fixando para isso o oxigênio; caracterizada pelo fato de que os ditos elementos metálicos (40,42) oxidáveis e o dito conduto periférico (22) são mantidos espaçados uns do outro para ser separados eletricamente.

2. Canalização flexível de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ela compreende pelo menos um par de aros (24) instalado longitudinalmente no dito espaço anular (28), os ditos aros (24) apresentando duas faces de apoio opostas (30,32) adaptadas para se apoiarem respectivamente contra o elemento flexível central (18) e contra a dita bainha externa (26), e superfícies laterais côncavas (34), o dito par de aros (24) sendo adaptado para manter o dito conduto periférico (22) entre duas superfícies laterais (34) confrontantes e espaçado do dito elemento flexível central (18) e da dita bainha externa (26).

3. Canalização flexível de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que os ditos elementos metálicos (40, 42) são montados solidários dos ditos aros (24).

4. Canalização flexível de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que os ditos aros (24) apresentam, entre as ditas faces de apoio (32, 30) e as ditas superfícies laterais côncavas (34) partes livres salientes (36,38), as ditas partes livres salientes de um par de aros (24) sendo adaptadas para se estender em frente uma das outras, e pelo fato de que os ditos elementos metálicos oxidáveis (40, 42) são estendidos ao longo das ditas partes livres salientes (36,38).

5. Canalização flexível de acordo com uma qualquer das reivindicações 2 a 4, caracterizada pelo fato de que os ditos elementos metálicos oxidáveis (40, 42) apresentam uma parte de ancoragem encastrada nas ditas faces de apoio (30,32).

6. Canalização flexível de acordo com uma qualquer das reivindicações 2 a 5, caracterizada pelo fato de que os ditos elementos metálicos oxidáveis (40,42) apresentam ranhuras.

7. Canalização flexível de acordo com uma qualquer das reivindicações 2 a 6, caracterizada pelo fato de que os ditos elementos metálicos oxidáveis (40,42) são realizados em aço.

8. Canalização flexível de acordo com uma qualquer das reivindicações 2 a 7, caracterizada pelo fato de que os ditos aros (24) são realizados em um material eletricamente isolante de tipo matéria plástica.