Mejoras relacionadas con un tubo flexible.

Tubo flexible (100) que comprende una estructura tubular interior (10) y un tubo exterior (30),

en el que laestructura tubular interior (10) comprende un cuerpo (12) tubular y una capa de aislamiento (26), estando dichocuerpo (12) tubular y dicha capa de aislamiento (26) dispuestos entre unos elementos de sujeción helicoidalesinteriores y exteriores (22, 24), incluyendo el cuerpo (12) tubular una capa sellante (18), y estando formado por unmaterial que puede resistir temperaturas criogénicas, en el que el tubo exterior (30) comprende una capa de caucho(32) y una capa de refuerzo (34) dispuesta alrededor de la capa de caucho (32), en el que la estructura tubularinterior (10) presenta unas propiedades de aislamiento suficientes para proteger el tubo exterior (30) de la bajatemperatura del fluido criogénico que fluye dentro de la estructura tubular interior (10) y en el que la estructuratubular interior (10) puede moverse con respecto al tubo exterior (30) durante la flexión del tubo flexible (100).

Mejoras relacionadas con un tubo flexible.

La presente invención se refiere a un tubo flexible, y más particularmente se refiere un tubo flexible adecuado para su utilización en aplicaciones criogénicas.

Existen muchos sistemas para transportar fluidos entre una estructura mar adentro tal como un barco u otra plataforma y una tubería bajo el mar. Los ejemplos de tales sistemas incluyen:

(1) El sistema convencional de amarre de varias boyas (CMBM) . En este sistema, un conducto ascendente discurre directamente desde la estructura mar adentro hasta la tubería, con boyas de soporte dispuestas a intervalos a lo largo de la longitud del tubo flexible.

(2) El sistema de amarre único a una sola torre (STM) . En este sistema, una torre de amarre se fija al lecho marino y se extiende hasta la superficie del mar. La torre de amarre soporta un conducto ascendente que se extiende desde la superficie del mar hasta la tubería. Un tubo flexible u otra conducción puede extenderse desde la estructura mar adentro y conectarse al extremo del tubo flexible en la parte superior de la torre de amarre.

(3) El sistema de amarre permanente de una sola ancla (SALM) . En este sistema, una boya está ubicada cerca de la estructura en alta mar, estando la boya unida a, y soportando, una unidad de conector ubicada en o cerca del lecho marino. Un conducto ascendente se extiende desde la estructura mar adentro hasta la unidad de conexión, luego desde la unidad de conexión hasta la tubería. Una sección de conducción adicional discurre desde la unidad de conector hasta la tubería.

(4) El sistema de amarre permanente de anclaje en catenaria (CALM) . En este sistema, una boya está ubicada cerca de la estructura en alta mar. Un conducto ascendente discurre desde la boya hasta una unidad de conector subacuática ubicada habitualmente en o cerca del lecho marino. Una sección de conducción adicional discurre desde la unidad de conector hasta la tubería. Un tubo flexible u otra conducción puede extenderse desde la estructura mar adentro y conectarse al extremo del tubo flexible en la boya. Existen varias configuraciones del sistema CALM incluyendo el sistema “S abrupta” (“Steep S”) , el sistema “S perezosa” (“Lazy S”) y el sistema “farol chino” (“Chinese Lantern”) .

Todos los sistemas descritos anteriormente se conocen bien en la materia, y existen otros posibles sistemas que no se han descrito anteriormente tales como, por ejemplo, la utilización de una estructura mar adentro intermedia. La característica esencial de todos estos sistemas es que está previsto un conducto ascendente para suministrar fluidos desde una estructura en alta mar, tal como un barco, a una estructura subacuática, tal como una tubería. La configuración exacta del conducto ascendente, y de la estructura de soporte para el conducto ascendente, puede variarse dependiendo de las condiciones prevalecientes en la ubicación en alta mar particular. Dependiendo de los detalles particulares del sistema, el conducto ascendente comprende secciones sumergidas, flotantes y aéreas.

También existen sistemas que implican la utilización de una boya sumergida, tal como se describe, por ejemplo, en el documento WO 96/36592. También existen sistemas que implican la utilización de una boya sumergida que puede moverse verticalmente, tal como los descritos en el documento WO 93124731, y, más recientemente, en el documento WO 2006/044053 que implica esencialmente la utilización del sistema descrito en el documento WO 93/24731 para transportar fluidos criogénicos.

Todos estos tipos de sistema utilizan un tubo flexible de caucho como conducto ascendente. Un tubo flexible de caucho típico presenta la siguiente estructura:

(1) Una capa de revestimiento compuesta por caucho.

(2) Múltiples capas de refuerzo de acero de alta resistencia aplicadas en espiral o cordones de refuerzo poliméricos; éstos proporcionan resistencia a carga exterior y presión.

(3) Un alambre de acero helicoidal en la parte exterior de la capa de refuerzo, estando el alambre helicoidal incrustado dentro de una matriz de caucho.

(4) Capas de refuerzo adicionales de acero de alta resistencia aplicadas en espiral o cordones de refuerzo poliméricos.

(5) Una cubierta de caucho.

Se apreciará que existen numerosas variaciones de esta estructura tales como la inclusión de una carcasa metálica resistente al colapso para aumentar la profundidad de inmersión, una corona anular para proporcionar una barrera doble entre los fluidos internos y el mar, material para proporcionar flotabilidad y aislamiento, y la construcción de la cubierta exterior para proporcionar rigidez variable a lo largo de la longitud del tubo flexible de modo que ayude a impedir una curvatura excesiva.

Se clasifican habitualmente los tubos flexibles de caucho como de construcción enlazada. Una posible variación es utilizar una conducción flexible convencional de construcción no enlazada, particularmente en las secciones sumergidas del conducto ascendente. Una conducción flexible típica presenta la siguiente estructura:

(1) Una carcasa metálica de acero inoxidable interior para la resistencia al colapso. 10

(2) Una capa de revestimiento compuesta por un termoplástico tal como, por ejemplo, polietileno o poliamida.

(3) Múltiples capas de refuerzo de alambres de acero de alta resistencia aplicados en espiral; éstos proporcionan

resistencia a carga exterior y presión. 15

(4) Una capa opcional de aislamiento aplicado en espiral.

(5) Una cubierta exterior compuesta por un material termoplástico adecuado tal como, por ejemplo, polietileno o poliamida.

La American Petroleum Institute´s Recomended Practice For Flexible Pipe describe en cierto detalle construcciones de tubo flexible enlazados y no enlazados y su utilización en el entorno de alta mar.

Los tubos flexibles de caucho son muy adecuados para su utilización en los sistemas descritos anteriormente, ya que son muy tenaces y robustos, y se sabe que pueden soportar las condiciones hostiles en las que se espera que operen. Los tubos flexibles de caucho también son flexibles y pueden curvarse a radios de curvatura pequeños en comparación con su diámetro exterior. Sin embargo, existe un problema con los tubos flexibles de caucho porque existe un límite en la menor temperatura a la que pueden operar eficazmente. Para caucho normal, la menor temperatura operativa es de aproximadamente -60ºC. Existen cauchos especiales disponibles que pueden operar a temperaturas de hasta aproximadamente -100ºC. Sin embargo, los tubos flexibles de caucho no pueden funcionar eficazmente a temperaturas inferiores a aproximadamente -100ºC.

Esto quiere decir que los tubos flexibles de caucho no son adecuados para aplicaciones que impliquen el transporte de fluidos a temperaturas inferiores a aproximadamente -100ºC. En particular, tales tubos flexibles no son adecuados para el transporte de gas natural licuado (GNL) , lo que normalmente requiere la capacidad de operar a temperaturas de tan sólo aproximadamente -162ºC.

Tal como se indicó anteriormente, el documento WO 2006/044053 da a conocer un sistema para suministrar fluidos criogénicos desde un barco hasta una ubicación subacuática utilizando un sistema que utiliza una boya que se mueve verticalmente. Esta patente concibe diversos tipos posibles de conducto ascendente para su utilización con el sistema, en particular:

(1) La utilización de una conducción submarina convencional revestida con una aleación de níquel conocida como INVAR (marca registrada) . 45

(2) La utilización de un tubo flexible de carga criogénica convencional reforzado estructuralmente para resistir fuerzas hidrostáticas.

(3) Una construcción de conducción en conducción, que implica esencialmente la utilización de dos 50 conducciones metálicas concéntricas.

(4) Una disposición de secciones de conducción rígidas aisladas, siendo normalmente las conducciones aleaciones de alto contenido de níquel, aceros inoxidables austeníticos y/o aluminio.

Sin embargo, esta patente no proporciona ningún detalle sobre la construcción específica de un conducto ascendente de trabajo adecuado para su utilización en el transporte de fluidos criogénicos por debajo de la superficie del mar. Además, esta patente se refiere en parte al trasporte de fluidos no criogénicos que presentan temperaturas en el intervalo de -28, 9ºC a -100ºC, que pueden transportarse perfectamente eficazmente con un tubo flexible de caucho convencional.

Otras patentes que se refieren al problema de tuberías submarinas... [Seguir leyendo]

1. Tubo flexible (100) que comprende una estructura tubular interior (10) y un tubo exterior (30) , en el que la estructura tubular interior (10) comprende un cuerpo (12) tubular y una capa de aislamiento (26) , estando dicho cuerpo (12) tubular y dicha capa de aislamiento (26) dispuestos entre unos elementos de sujeción helicoidales interiores y exteriores (22, 24) , incluyendo el cuerpo (12) tubular una capa sellante (18) , y estando formado por un material que puede resistir temperaturas criogénicas, en el que el tubo exterior (30) comprende una capa de caucho (32) y una capa de refuerzo (34) dispuesta alrededor de la capa de caucho (32) , en el que la estructura tubular interior (10) presenta unas propiedades de aislamiento suficientes para proteger el tubo exterior (30) de la baja temperatura del fluido criogénico que fluye dentro de la estructura tubular interior (10) y en el que la estructura tubular interior (10) puede moverse con respecto al tubo exterior (30) durante la flexión del tubo flexible (100) .

2. Tubo flexible (100) según la reivindicación 1, en el que el cuerpo (12) tubular comprende al menos dos capas de refuerzo (14, 16) con la capa sellante (18) intercalada entre las mismas. 15

3. Tubo flexible (100) según la reivindicación 1 o 2, en el que la estructura tubular interior (10) incluye además unos medios de aumento de resistencia axial.

4. Tubo flexible (100) según la reivindicación 3, en el que los medios de aumento de resistencia axial comprenden 20 un trenzado (20) generalmente tubular formado por una lámina de material prevista en forma tubular.

5. Tubo flexible (100) según la reivindicación 3 o 4, en el que los medios de aumento de resistencia axial comprenden una pluralidad de tiras de aumento de resistencia axial que se extienden a lo largo de la longitud del tubo flexible (100) .

6. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la o cada capa de refuerzo (16) está formada por una lámina de material que se ha devanado en una forma tubular en la estructura tubular interior (10) .

7. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa sellante (18) está formada por una lámina de material que se ha devanado en una forma tubular en la estructura tubular interior (10) .

8. Tubo flexible (100) según la reivindicación 1, en el que la capa de aislamiento (26) comprende un elemento alargado, realizado en un material aislante, que presenta unos bordes longitudinales opuestos, devanándose helicoidalmente el elemento alargado alrededor del cuerpo (12) tubular de manera que los bordes longitudinales opuestos de la capa se encuentren en una disposición adyacente o solapante, en el que cada borde longitudinal incluye una formación que puede interacoplarse con una formación cooperante sobre el borde longitudinal opuesto.

9. Tubo flexible (100) según la reivindicación 1, en el que la capa de aislamiento (26) incluye un tejido formado por 40 fibras de basalto.

10. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un conector extremo (28) dispuesto en cada extremo de la estructura tubular interior (10) .

11. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos de sujeción interiores y exteriores de la estructura tubular interior (10) son alambres helicoidales (22, 24) .

12. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los componentes de la estructura tubular interior (10) pueden moverse unos con relación a otros durante la flexión del tubo flexible (100) . 50

13. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el caucho interior del tubo exterior (30) es una capa de revestimiento que comprende un caucho natural o sintético.

14. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa de refuerzo (34, 36) del 55 tubo exterior (30) es una capa de material de tejido o una capa metálica, o un tejido que incorpora piezas metálicas.

15. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa de refuerzo (34, 36) del tubo exterior (30) es un material polimérico que incorpora ópticamente un refuerzo metálico adicional.

16. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tubo exterior (30) incluye además un alambre helicoidal.

17. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el alambre helicoidal está

incrustado en una matriz de caucho, o una matriz de otro material polimérico. 65

18. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tubo exterior (30) incluye además una capa de cubierta exterior.

19. Tubo flexible (100) según la reivindicación 18, en el que la capa de cubierta exterior es caucho.

20. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las capas del tubo exterior (30) se han sometido a curado después del ensamblaje, siendo todas las capas íntimamente unidas entre sí para impedir que las capas del tubo exterior (30) se muevan unas con respecto a otras.

21. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estructura tubular interior

(10) y el tubo exterior (30) están dimensionados de manera que la superficie exterior de la estructura tubular interior

(10) esté en contacto con la superficie interior del tubo exterior.

22. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en el que la estructura tubular interior (10) y el tubo exterior (30) están dimensionados de manera que exista un espacio anular entre la superficie exterior de la estructura tubular interior y la superficie interior del tubo exterior.

23. Tubo flexible (100) según la reivindicación 22, en el que están previstos unos medios de separación dentro de dicho hueco anular con el fin de mantener una separación deseada entre la estructura tubular interior y el tubo exterior.

24. Tubo flexible (100) según la reivindicación 23, en el que dicha estructura tubular interior (10) comprende además un material de aislamiento dispuesto en dicho hueco anular.

25. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el diámetro interior del tubo exterior (30) es de al menos 150 mm.

26. Tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el diámetro interior de la estructura tubular interior (10) es de al menos 150 mm.

27. Sucesión de tubos flexibles que comprende una pluralidad de tubos flexibles (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores conectados extremo con extremo.

28. Utilización de un tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, para transportar fluidos a una temperatura inferior a -100ºC.

29. Utilización de un tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, para transportar fluidos a una temperatura inferior a -150ºC.

30. Sistema para transportar fluidos desde una estructura mar adentro de superficie hasta una estructura mar adentro bajo la superficie que comprende un conducto (318) ascendente conectado operativamente a la estructura mar adentro de superficie y a la estructura mar adentro bajo la superficie de tal manera que el fluido puede fluir desde la estructura mar adentro de superficie hasta la estructura mar adentro bajo la superficie o viceversa, en el que al menos parte del conducto (318) ascendente está formado por un tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.

31. Sistema según la reivindicación 30, que comprende además una boya (308) ubicada en la superficie (302) , en el que el conducto (318) ascendente se extiende desde la boya (308) hasta la estructura mar adentro bajo la superficie, y está soportado por la boya (308) .

32. Sistema según la reivindicación 30, en el que el conducto (318) ascendente se extiende directamente desde la estructura mar adentro de superficie hasta la estructura mar adentro bajo la superficie.

33. Sistema según la reivindicación 30, en el que una boya (308) de superficie está unida a un conector bajo la superficie ubicado en el lecho marino, y el tubo flexible (316) se extiende directamente desde la estructura mar adentro de superficie hasta el conector bajo la superficie.

34. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 30 a 33, en el que la estructura mar adentro de superficie es un barco (300) o una plataforma flotante.

35. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 30 a 34, en el que la estructura mar adentro bajo la superficie es una tubería (304) submarina.

36. Procedimiento para transportar un fluido que presenta una temperatura de -100ºC que comprende conducir el fluido desde una estructura mar adentro de superficie hasta una estructura mar adentro bajo la superficie utilizando un tubo flexible (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.