Tubería flexible.

Cuerpo de tubería flexible (100) para una tubería flexible para transportar fluidos desde una localización submarina,

que comprende:

una cubierta de presión interna

(102);

al menos una capa de protección (103) sobre la cubierta que comprende una cinta enrollada (300) de material compuesto,

en donde dicha cinta (300) comprende una pluralidad de fibras de refuerzo en una porción del cuerpo pultrusionada, caracterizado porque cada fibra de refuerzo se extiende en una dirección sustancialmente longitudinal a lo largo de la cinta, en donde

los grupos de las fibras de refuerzo (304) se concentran en áreas de la cinta que se corresponden con regiones de alto esfuerzo en la capa de protección, comparada con regiones circundantes de la capa de protección, y en donde

los grupos de las fibras de refuerzo comprenden fibras de refuerzo de un diámetro, material o forma en sección transversal diferentes comparada con las fibras de refuerzo en otras regiones.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08158632.

Solicitante: GE Oil & Gas UK Limited.

Inventor/es: SHELDRAKE,TERENCE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > Mangas, es decir, tubos flexibles (soportes del tipo... > F16L11/12 (con dispositivos para usos particulares, p. ej. especialmente perfilados con una capa protectora, calentadas, conductoras de electricidad (F16L 11/11 tiene prioridad))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > Mangas, es decir, tubos flexibles (soportes del tipo... > F16L11/08 (con una armadura embutida en la pared (F16L 11/11 tiene prioridad))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > Mangas, es decir, tubos flexibles (soportes del tipo... > F16L11/16 (compuestas de bandas enrolladas o perfiladas)

PDF original: ES-2536899_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Descripción Tubería flexible La presente invención se refiere al cuerpo de tubería flexible que puede usarse para formar una tubería flexible del tipo adecuado para la transportación de agua, gas, aceite mineral, petróleo crudo o fluidos de producción similares. Particularmente, pero no exclusivamente, la presente invención se refiere al cuerpo de tubería flexible que tiene una o más capas de protección formadas a partir de una cinta enrollada de un material compuesto.

Tradicionalmente la tubería flexible se utiliza para transportar fluidos de producción, tales como petróleo y/o gas y/o agua, de una localización a otra. La tubería flexible es particularmente útil en la conexión de una localización submarina a una localización al nivel del mar. La tubería flexible se forma generalmente como un ensamble de un cuerpo de tubería y uno o más elementos de extremos. El cuerpo de tubería se forma típicamente como una combinación de materiales en capas que forman un conducto de fluido y que lo contiene a presión. La estructura de la tubería permite grandes desviaciones sin provocar tensiones de flexión y tensiones que perjudican la funcionalidad de la tubería durante su vida útil. El cuerpo de tubería se construye generalmente como una estructura que incluye capas metálicas y de polímeros.

En muchos diseños de tubos flexibles conocidos la tubería incluye una o más capas de protección a la presión. La carga primaria en tales capas se forma a partir de fuerzas radiales. Las capas de protección a la presión tienden a enrollarse con un ángulo grande en relación al eje longitudinal del cuerpo de tubería flexible y frecuentemente tiene un perfil específico en sección transversal para entrelazarse de manera que sea capaz de mantener y absorber fuerzas radiales resultantes a partir de la presión externa o interna en la tubería. El perfil en sección transversal de las cintas enrolladas que así evitan que la tubería colapse o estalle como resultado de la presión a veces se llaman perfiles resistentes a la presión.

En muchos diseños conocidos de tubos flexibles la tubería incluye una o más capas de protección a la tensión. La carga primaria en tal capa es la tensión. En aplicaciones de alta presión, tal como en ambientes de aguas profundas y de aguas ultra profundas, la capa de protección a la tensión experimenta cargas de alta tensión a partir de la carga de la cofia de presión interna así como también del peso. Esto puede provocar fallas en la tubería flexible ya que tales condiciones se experimentan durante períodos prolongados de tiempo.

La tubería flexible no acoplada ha sido un facilitador de desarrollos por más de 15 años para aguas profundas (menos de 3, 300 pies (1, 005.84 metros) ) y aguas ultra profundas (más de 3, 300 pies) . La tecnología le facilitó a la industria producir inicialmente en aguas profundas a principios de los 90 y luego a aguas ultra profundas hasta alrededor de 6.500 pies (1, 981.2 metros) a finales de los 90. Las profundidades de aguas a más de 6, 500 pies presionan la envoltura donde pueden operar en general configuraciones de la tubería de revestimiento libremente suspendida y la tubería flexible típicas. Es el aumento de la demanda de petróleo lo que está provocando que la exploración se produzca a profundidades cada vez mayores donde los factores ambientales son más extremos. Por ejemplo en tales ambientes de aguas profundas y aguas ultra profundas la temperatura del suelo oceánico incrementa el riesgo de enfriar los fluidos de producción a una temperatura que puede conducir al bloqueo de la tubería. El aumento de las profundidades además aumenta la presión asociada con el ambiente en que la tubería flexible debe operar. Como resultado aumenta la necesidad de niveles altos de desempeño de la protección a la presión y las capas de protección a la tensión del cuerpo de tubería flexible.

Una forma de mejorar la resistencia y por lo tanto el rendimiento de las capas de protección es hacer las capas de materiales más robustas y más gruesas y por lo tanto más fuertes. Por ejemplo, para capas de protección a la presión en las cuales las capas se forman frecuentemente a partir de cinta enrollada con enrollados adyacentes en la capa que se entrelaza, la fabricación de la cinta a partir de material más grueso resulta en un aumento apropiado de la resistencia. Sin embargo, cuanto más material se usa más aumenta el peso de la tubería flexible . Últimamente el peso de la tubería flexible puede convertirse en un factor limitante en el uso de la tubería flexible. Adicionalmente, fabricar la tubería flexible usando material más grueso y más grueso aumenta apreciablemente los costos de materiales lo que además es una desventaja.

La EP0246360 describe una tubería dura flexible en la cual, sobre una pared de tubería interior suave, un miembro en forma de cinta duro se enrolla helicoidalmente.

La FR2590646 describe una tubería flexible en la cual una capa de protección metálica se enrolla helicoidalmente sobre una cinta gruesa que rodea una cubierta interna.

La EP0147288 describe una tubería en la cual un refuerzo resistente a la presión y un refuerzo resistente a la tensión se enrollan sobre un ducto interno.

La US2003/183293 describe una tubería que tiene un miembro tubular, y una pluralidad de capas de material flexible helicoidalmente envuelta alrededor del miembro tubular.

La tesis de Blair Edward Russel: Material characterization and life prediction of a carbon fiber/thermoplastic matrix composite for use in non-bonded flexible risers", 12 de diciembre de 2000, describe una cinta pultrusionada.

La tesis de James S. Loverich: "Life prediction of composite armor in an unbonded flexible pipe", 29 de abril de 1997, describe una cinta compuesta.

Es un objetivo de la presente invención mitigar al menos parcialmente los problemas mencionados anteriormente. Es un objetivo de las modalidades de la presente invención proporcionar el cuerpo de tubería flexible que puede usarse en la tubería flexible de un tipo disponible para transportar fluidos de producción y que incluye una capa de protección a la presión o capa de protección a la tensión o capas de protección a la tensión y presión que son capaces de operar efectivamente en 15 grandes profundidades.

Es un objetivo de las modalidades de la presente invención proporcionar el cuerpo de tubería flexible que puede usarse en la tubería flexible de un tipo para transportar fluidos y el cual incluye una capa de protección fabricada de forma que es relativamente ligera y sin embargo lo suficientemente fuerte como para desempeñarse de acuerdo con los parámetros deseados.

Es un objetivo de las modalidades de la presente invención proporcionar capas en el cuerpo de tubería flexible que puede flexionarse cuando la tubería flexible se dobla y sin embargo ser lo suficientemente fuerte para resistir las roturas violentas de una cubierta de presión interna subyacente tal como una capa de barrera o recubrimiento.

Es un objetivo de las modalidades de la presente invención proporcionar un ensamble de tubería de revestimiento, línea de flujo o tubería de derivación y método de fabricar una tubería flexible capaz de operar en ambientes de aguas profundas y aguas ultra profundas.

La invención se define en las reivindicaciones adjuntas. De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona el cuerpo de tubería flexible para una tubería flexible para transportar fluidos desde una localización submarina como se describe en la reivindicación 1.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un método de fabricación del cuerpo de 35 tubería flexible para transportar fluidos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Cuerpo de tubería flexible (100) para una tubería flexible para transportar fluidos desde una localización submarina, que comprende:

una cubierta de presión interna (102) ; al menos una capa de protección (103) sobre la cubierta que comprende una cinta enrollada (300) de material compuesto, en donde dicha cinta (300) comprende una pluralidad de fibras de refuerzo en una porción del cuerpo pultrusionada, caracterizado porque cada fibra de refuerzo se extiende en una dirección sustancialmente longitudinal a lo largo de la cinta, en donde los grupos de las fibras de refuerzo (304) se concentran en áreas de la cinta que se corresponden con regiones de alto esfuerzo en la capa de protección, comparada con regiones circundantes de la capa de protección, y en donde los grupos de las fibras de refuerzo comprenden fibras de refuerzo de un diámetro, material o forma en sección transversal diferentes comparada con las fibras de refuerzo en otras regiones.

2. El cuerpo de tubería flexible como se reivindica en la reivindicación 1 en donde una pluralidad de las fibras de refuerzo tienen un diámetro predeterminado y una pluralidad adicional de las fibras de refuerzo tiene un diámetro predeterminado adicional menor que el diámetro predeterminado y/o una pluralidad de las fibras de refuerzo tiene una forma predeterminada y una pluralidad adicional de fibras de refuerzo tiene una forma predeterminada adicional diferente de la forma predeterminada y/o una pluralidad de las fibras de refuerzo son de un primer material y una pluralidad adicional de fibras de refuerzo son de un material adicional diferente de un primer material.

3. El cuerpo de tubería flexible como se reivindica en cualquier reivindicación precedente que comprende adicionalmente:

enrollados adyacentes de la cinta (300) en la capa de protección se entrelazan y opcionalmente al menos una región protuberante (301) de cada enrollado se entrelaza con una región de valle respectiva (302) de un enrollado adyacente de la capa de protección.

4. El cuerpo de tubería flexible como se reivindica en cualquier reivindicación precedente que comprende 35 adicionalmente:

porciones respectivas (504) de enrollados adyacentes de la cinta en la capa de protección que se fusionan.

5. El cuerpo de tubería flexible como se reivindica en la reivindicación 4 que comprende adicionalmente:

al menos una región de la cinta que incluye una región de cuello estrecha (600) en la sección transversal de la cinta que proporciona un estrechamiento de la sección transversal en relación con una región próxima y opcionalmente la región de cuello estrecha (600) comprende una región de la cinta entre las muescas que se extienden hacia 45 adentro es una superficie interior y exterior de la cinta.

6. El cuerpo de tubería flexible como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, que comprende adicionalmente:

una capa de cinta de refuerzo (700) enrollada sobre la capa de protección (103) .

7. El cuerpo de tubería flexible como se reivindica en la reivindicación 6 en donde los enrollados de la capa de cinta de refuerzo (700) se fusionan con las porciones respectivas de una superficie exterior de la cinta de la capa de protección y opcionalmente la capa de cinta de refuerzo fusionada se fusiona a una superficie superior entera de 55 una capa de protección subyacente excepto en las regiones de apoyo de la cinta de protección.

8. El cuerpo de tubería flexible como se reivindica en la reivindicación 6 en donde un polímero de la cinta compuesta de la capa de protección coincide con un polímero de la cinta compuesta de la capa de refuerzo.

9. El cuerpo de tubería flexible como se reivindica en cualquier reivindicación precedente en donde la cinta de la capa de protección tiene una sección transversal sustancialmente en forma de Z o en forma de U o en forma de S o en forma de T o en forma de I.

10. El cuerpo de tubería flexible como se reivindica en cualquier reivindicación precedente en donde dicha cubierta de presión interna (102) comprende una capa de barrera o un recubrimiento.

11. Una tubería flexible que comprende el cuerpo de tubería flexible (100) como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, que comprende además:

dos elementos de extremos cada uno localizado en uno de los dos extremos respectivos del cuerpo de tubería, la capa de protección que comprende una capa sustancialmente continua que se extiende entre los elementos de extremos.

12. Una tubería de revestimiento, tubería de derivación o línea de flujo que comprende la tubería flexible como se reivindica en la reivindicación 11.

13. Un método para fabricar el cuerpo de tubería flexible (100) para transportar fluidos desde una localización submarina, que comprende las etapas de:

formar una cinta que comprende un material de matriz y una pluralidad de fibras de refuerzo que cada una se extiende en una dirección sustancialmente longitudinal a lo largo de la cinta, enrollar al menos una capa de protección (103) sobre una cubierta de presión interna (102) mediante el enrollado de la cinta (300) sobre la cubierta de presión interna para formar la capa de protección, en donde formar la cinta comprende además concentrar los grupos de fibras de refuerzo (304) en áreas de la cinta que corresponden a regiones de alta tensión en la capa de protección, comparadas con regiones circundantes de la capa de protección, y que comprenden además grupos de fibras de refuerzo que comprenden fibras de refuerzo de diámetro, material o forma en sección transversal diferentes comparadas con las fibras de refuerzo en otras regiones.

14. El método como se reivindica en la reivindicación 13 en donde la capa de protección comprende una capa de protección a la presión entrelazada y/o la capa de protección comprende una capa de protección a la tensión.

15. El método como se reivindica en la reivindicación 13, que comprende además las etapas de: proporcionar una carcasa bajo la cubierta de presión interna antes de enrollar la capa de protección.

16. El método como se reivindica en la reivindicación 13, que comprende además las etapas de: 40 proporcionar una cubierta exterior sobre la capa de protección.

17. El método como se reivindica en la reivindicación 13, que comprende además las etapas de: calentar las porciones de enrollados adyacentes para fusionar las porciones de enrollados adyacentes.

18. El método como se reivindica en la reivindicación 13, que comprende además las etapas de:

enrollar una cinta de refuerzo (700) de material compuesto sobre la capa de protección (103) y opcionalmente fusionar una porción de la cinta de refuerzo a una porción de la capa de protección.

19. El método como se reivindica en la reivindicación 13 en donde dicha cinta compuesta (300) se fabrica mediante un proceso de pultrusión, que comprende las etapas de:

proporcionar una pluralidad de fibras de refuerzo; impregnar las fibras con una mezcla de resina; 55 calentar las fibras y la resina en un troquel; halar continuamente las fibras través del troquel.

20. El método como se reivindica en la reivindicación 19, que comprende además la etapa de:

mediante el troquel, formar una cinta que tiene una sección transversal generalmente en forma de Z o en formade U o enforma deT oenforma de S oenforma deI .