Aislamiento térmico de tuberías flexibles.

Cuerpo de tubería flexible (100) para una tubería flexible para transporte de fluidos de producción tal comopetróleo,

gas y agua desde una localización submarina, comprendiendo dicho cuerpo de tubería:

una envolvente interna de presión (102);

al menos una capa aislante (108) que comprende una capa de malla (301, 401, 500) que comprende unapluralidad de cavidades (306, 400, 402, 403, 602);

una envolvente exterior (107), y

un material aislante de aerogel dispuesto en una pluralidad de dichas cavidades, en el que el material deaerogel aislante tiene una conductividad térmica de 0,009 a 0,022 W/m K.

Aislamiento térmico de tuberías flexibles La presente invención se refiere a un cuerpo de tubería flexible que se puede usar para formar una tubería flexible del tipo adecuado para el transporte de aceite mineral, petróleo o simplemente fluidos de producción. En particular, pero no exclusivamente, la presente invención se refiere a un cuerpo de tubería flexible que tiene una capa de aislamiento térmico formada como una capa intersticial encapsulada del cuerpo de tubería flexible.

Tradicionalmente se utiliza una tubería flexible para transportar fluidos de producción, tal como aceite y/o gas y/o agua, desde una localización a otra. La tubería flexible es particularmente útil en la conexión de una localización submarina a una localización a nivel del mar. La tubería flexible se forma en general como un conjunto de un cuerpo de tubería y uno o más empalmes de extremo. El cuerpo de tubería se forma típicamente como un compuesto de materiales en capas que forman un conducto que contiene el fluido y la presión. La estructura de la tubería permite grandes flexiones sin producir tensiones de curvatura que impidan la funcionalidad de la tubería a lo largo de su vida útil. El cuerpo de la tubería se construye generalmente, pero no necesariamente, como una estructura compuesta que incluye capas metálicas y de polímero.

El documento US 2006/0249215 describe un ejemplo de una tubería flexible.

El documento US 2005/0087250 describe una manguera flexible.

En muchos diseños de tubería flexible conocidos la tubería incluye una o más capas de armadura extensible. La carga primaria sobre tal capa es la tensión. En aplicaciones de alta presión, tales como en entornos de agua profunda y agua ultra profunda, la capa de armadura extensible experimenta unas elevadas cargas de tensión por la presión interna de la carga de la cubierta del extremo así como el peso. Esto puede producir un fallo en la tubería flexible dado que tales condiciones se experimentan a lo largo de prolongados periodos de tiempo.

La tubería flexible sin uniones ha sido un facilitador para los desarrollos en agua profunda (menos de 1.005, 84 metros (3.300 pies) ) y agua ultra profunda (mayor de 1.005, 84 metros) durante 15 años. La tecnología permitió a la industria producir inicialmente en agua profunda al comienzo de los años 90 del siglo XX y a continuación en aguas ultra profundas hasta alrededor de 1.981, 2 metros (6.500 pies) al final de la década de los 90. Aguas profundas a más de 1.981, 2 metros presionan la envolvente donde en general pueden cooperar típicas configuraciones de tubos ascendentes colgados libremente y tuberías flexibles.

Es la creciente demanda de petróleo la que haga provocado que la exploración tenga lugar a profundidades cada vez mayores donde los factores ambientales son más extremos. En tales entornos de agua profunda y ultra profunda la temperatura del suelo oceánico incrementa el riesgo de enfriamiento de los fluidos de producción a una temperatura que puede conducir a un bloqueo de la tubería. Por ejemplo, cuando se transporta petróleo en crudo el bloqueo del orificio interno de la tubería flexible puede tener lugar debido a la formación de parafina. Como un método para superar tales problemas se ha sugerido, en el pasado, que se debería proporcionar una capa de aislamiento térmico alrededor de la capa de barrera de una tubería flexible, siendo la capa de barrera la capa que forma el orificio interno a lo largo del que se transporta el fluido. El aislamiento interno ha sido de alguna manera efectivo en el aislamiento del orificio interno de la tubería de las bajas temperaturas externas ayudando así a impedir

el bloqueo. En cualquier caso, los efectos proporcionados por el aislamiento han sido limitados.

Un problema adicional con las técnicas de aislamiento conocidas es que la formación de capas de aislamiento puede ser un proceso complejo que implica una alineación cuidadosa, etapas de calentamiento y enfriamiento durante la fabricación. Se apreciará que las técnicas previas de aislamiento conocidas han incrementado apreciablemente los costes y el tiempo para la fabricación de cuerpos de tubería flexible.

Es un objetivo de la presente invención mitigar al menos parcialmente los problemas anteriormente mencionados.

Es un objetivo de las realizaciones de la presente invención proporcionar un cuerpo de tubería flexible que se pueda 55 usar en tuberías flexibles de un tipo capaz de transportar fluidos de producción y que incluya al menos una capa de aislamiento térmico entre una envolvente de presión interna, tal como una capa o revestimiento de barrera, y una capa de blindaje exterior del cuerpo de tubería flexible.

Es un objetivo de las realizaciones de la presente invención proporcionar un cuerpo de tubería flexible que incluya una o más capas de aislamiento que sea simple y rápido de fabricar y que aún proporcione una resistencia térmica altamente efectiva para impedir el flujo de la energía térmica en la dirección radial a través del cuerpo de tubería flexible.

Es un objetivo de las realizaciones de la presente invención proporcionar un conjunto de tubo ascendente, conducto 65 de unión, tuberías de flujo y/o un método de fabricación de una tubería flexible capaz de funcionar en entornos de agua profunda y ultra profunda.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona un cuerpo de tubería flexible para una tubería flexible para el transporte de fluidos de producción tales como petróleo, gas y agua desde una localización submarina, comprendiendo dicho cuerpo de tubería:

una envolvente interna de presión; al menos una capa aislante que comprende una capa de malla que comprende una pluralidad de cavidades; una envolvente exterior, y un material de aerogel aislante dispuesto en una pluralidad de dichas cavidades, en el que el material aislante tiene una conductividad térmica de 0, 009 a 0, 022 W/m K.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un método de fabricación de un cuerpo de tubería flexible para el transporte de fluidos de producción tal como petróleo, gas y agua desde una localización submarina, comprendiendo las etapas de:

proporcionar una envolvente tubular interna de presión; formación de una capa aislante que comprende una capa de malla que comprende una pluralidad de cavidades a través del revestimiento interno de presión; la formación de una capa envolvente exterior sobre la capa aislante, y proporcionar un material de aerogel aislante en una pluralidad de dichas cavidades, en el que el material aislante tiene una conductividad térmica de 0, 009 a 0, 022 W/m K.

Las realizaciones de la presente invención proporcionan un cuerpo de tubería flexible en el que se forma una capa de aislamiento térmico entre una capa o revestimiento de barrera y una envolvente exterior. Pueden formarse una o más de tales capas aislantes, cada una comprendiendo una capa de malla que comprende una pluralidad de cavidades. La capa de malla puede ser unos filamentos entrelazados o tejidos con orificios entre los filamentos formando las cavidades o puede ser una lámina de material en la que se forman las cavidades mediante una pluralidad de orificios pasantes u orificios ciegos.

Las realizaciones de la presente invención proporcionan una capa aislante que tiene un número de cavidades en las que se puede situar un fluido aislante tal como aire o gas o algún otro material aislante tal como un material de aerogel.

Las realizaciones de la presente invención proporcionan una tubería coaxial con al menos una capa aislante de baja conductividad entre una capa interior y una capa exterior de la tubería. La capa aislante que puede ser una lámina entrelazada o punzonada u otra estructura de ese tipo sirve como un medio para incrementar la resistencia térmica de la pared de la tubería. La tubería aislada intersticialmente de ese modo disminuirá las pérdidas térmicas del fluido que fluye tal como un petróleo en crudo, retrasando el comienzo de la cristalización de la parafina y retrasando o impidiendo el depósito de material sólido sobre una superficie interior de la tubería. Como resultado la necesidad del ‘raspatubos’ de la tubería puede ser retrasada o eliminada.

Se describirán ahora en el presente documento a continuación realizaciones de la presente invención, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La Figura 1 ilustra un cuerpo de tubería flexible;

la Figura 2 ilustra un tubo ascendente en catenaria, línea de flujo y conducto de unión;

la Figura 3 ilustra una capa aislante;

la Figura 4 ilustra orificios... [Seguir leyendo]

1. Cuerpo de tubería flexible (100) para una tubería flexible para transporte de fluidos de producción tal como petróleo, gas y agua desde una localización submarina, comprendiendo dicho cuerpo de tubería:

una envolvente interna de presión (102) ; al menos una capa aislante (108) que comprende una capa de malla (301, 401, 500) que comprende una pluralidad de cavidades (306, 400, 402, 403, 602) ; una envolvente exterior (107) , y

un material aislante de aerogel dispuesto en una pluralidad de dichas cavidades, en el que el material de aerogel aislante tiene una conductividad térmica de 0, 009 a 0, 022 W/m K.

2. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

dicha malla comprende filamentos tejidos, una pluralidad de orificios entre los filamentos que definen localizaciones respectivas de dichas cavidades.

3. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende adicionalmente:

dichos filamentos comprenden cables metálicos.

4. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

dicha malla comprende una trama que comprende una pluralidad de orificios ciegos o pasantes previamente formados en la trama.

5. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende adicionalmente: 30 los orificios se forman previamente en un patrón predeterminado.

6. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con la reivindicación 4 donde dicha trama es una chapa metálica.

7. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende adicionalmente:

dicha capa aislante comprende una cinta de malla helicoidalmente envuelta sobre la envolvente interna de presión.

8. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con la reivindicación 7 donde dicha cinta se envuelve directamente sobre una superficie exterior de al menos una capa intermedia situada radialmente entre la envolvente interna de presión y la envolvente exterior.

9. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende adicionalmente:

dicha capa aislante comprende adicionalmente una capa extrudida interior (300) y una capa extrudida exterior (302) , estando dispuesta dicha capa de malla entre las capas extrudidas interior y exterior.

10. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende adicionalmente: 50 una capa metálica entre dicha capa de malla y la capa extrudida interior y/o exterior.

11. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende adicionalmente:

dicha capa metálica comprende una capa delgada de cinta metálica envuelta helicoidalmente alrededor de la 55 capa de barrera.

12. El cuerpo de tubería flexible de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, donde la envolvente interna de presión comprende una capa o revestimiento de barrera.

13. Una tubería flexible que comprende el cuerpo de tubería flexible de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende adicionalmente:

dos empalmes de extremo, situado cada uno en uno respectivo de los dos extremos del cuerpo de tubería donde dicha capa de aislamiento comprende una capa continua que se extiende entre los empalmes de 65 extremo.

14. Una tubería ascendente, línea de flujo o conducto de unión (200, 203, 205, 206) que comprende la tubería flexible de acuerdo con la reivindicación 13.

15. Un método de fabricación de un cuerpo de tubería flexible para transporte de fluidos de producción tal como 5 petróleo, gas y agua desde una localización submarina, que comprende las etapas de:

proporcionar una envolvente interna de presión tubular; formación de una capa aislante que comprende una capa de malla que comprende una pluralidad de cavidades sobre la envolvente interna de presión;

la formación de una capa envolvente exterior sobre la capa aislante, y proporcionar un material de aerogel aislante en una pluralidad de dichas cavidades, donde el material de aerogel aislante tiene una conductividad térmica de 0, 009 a 0, 022 W/m K.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15 donde dicha etapa de formación de una capa aislante comprende 15 las etapas de:

bobinado de una cinta de filamentos tejidos sobre la envolvente interna de presión.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 15 donde dicha etapa de formación de una capa aislante comprende 20 adicionalmente las etapas de:

bobinado de una cinta de tramas que comprende una pluralidad de orificios previamente formados sobre la envolvente interna de presión.

18. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 a 16, que comprende adicionalmente las etapas de:

extrudir una capa interior sobre la envolvente interna de presión; bobinado de una capa de malla sobre la capa interior extrudida; y 30 extrudir una capa exterior sobre la capa de malla.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 18, que comprende adicionalmente las etapas de:

bobinado de una capa de malla mientras la capa extrudida interior permanece al menos parcialmente fluida 35 previamente al endurecimiento, incrustando de ese modo al menos una parte de la malla en el interior de la capa extrudida interior.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 19, que comprende adicionalmente las etapas de:

extrusión de la capa extrudida exterior sobre la capa de malla de modo que al menos una parte adicional de la capa de malla se incrusta en el interior de la capa extrudida exterior.

21. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, que comprende adicionalmente las etapas de:

bobinado helicoidal de una cinta metálica sobre y/o bajo la capa de malla.

22. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 a 21 donde la capa de retención de fluido es una capa o revestimiento de barrera. 50

23. El uso de un cuerpo de tubería flexible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 para la extracción, transporte o refinado de petróleo o fluidos relacionados, o el transporte de fluidos fríos tales como, por ejemplo, amoníaco líquido.