ES2536899T3

ES2536899T3 - Tubería flexible

Info

Publication number: ES2536899T3
Application number: ES08158632.3T
Authority: ES
Inventors: Terence Sheldrake
Original assignee: GE Oil and Gas UK Ltd
Current assignee: Baker Hughes Energy Technology UK Ltd
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2015-05-29
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: CN101334122A; EP2056007A2; CN101334122B; US9079353B2; NO20082912L; US20100146768A1; US20130134617A1; BRPI0802161A2; EP2056007A3; AU2008202795A1; MY151163A; US9090019B2; BRPI0802161A8; AU2008202795B2; DK2056007T3; EP2056007B1; JP2009036371A; US20090000683A1; US7946312B2; CA2635102A1

Abstract

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.

Description

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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.

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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.

5 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.

10 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

20 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.

25 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.

30 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 desde la localización submarina como se describe en la reivindicación 13.

Preferentemente, dicha cinta compuesta se fabrica mediante un proceso de pultrusión, que comprende las etapas de: proporcionar una pluralidad de fibras de refuerzo:

40 impregnar las fibras con una mezcla de resina: calentar las fibras y la resina en un troquel: extraer continuamente las fibras través del troquel.

Las modalidades de la presente invención proporcionan un cuerpo de tubería flexible en el cual al menos una capa de

45 protección sobre un capa de retención de fluido se forma a partir de una cinta enrollada de material compuesto. El material compuesto proporciona alta resistencia pero en una masa controlada. Para operaciones marinas profundas donde el peso es un problema la matriz del material compuesto puede seleccionarse para ser relativamente ligera. Para la operación donde el peso de la tubería flexible no es un parámetro de diseño crítico la matriz del material compuesto a partir de la cual se fabrica la capa de protección puede formarse de un material pesado seleccionado que proporciona alta resistencia y por

50 lo tanto alto desempeño pero produce una tubería flexible relativamente pesada.

Las modalidades de la presente invención proporcionan una capa de protección en la cual las fibras de refuerzo pueden localizarse y/o formarse y/o fabricarse a partir de diferentes materiales para determinar las características de desempeño de la cinta enrollada durante el uso. Por ejemplo, en áreas particulares de la cinta donde se espera una gran tensión cuando los

55 enrollados adyacentes están entrelazados, puede proporcionarse una gran concentración de fibras de refuerzo . Alternativamente puede proporcionarse una menor o mayor concentración de fibras de refuerzo cerca de una superficie exterior de la cinta.

Las modalidades de la presente invención proporcionan que las porciones de los enrollados adyacentes de una capa de 60 protección pueden fusionarse juntos al calentar un material de matriz de la cinta compuesta pasando una temperatura

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predeterminada. Fusionar enrollados adyacentes juntos en una forma integral puede incrementar la resistencia general. Para proporcionar flexibilidad de una capa de protección proporcionada en esta forma fusionadas, pueden formarse debilidades, tales como regiones de cuello estrechas, en la sección transversal de la cinta que se enrolla alrededor de la capa de protección. Por lo tanto, la flexión cerca de la región de cuello estrecha puede ocurrir cuando el cuerpo de tubería flexible necesita doblarse.

Las modalidades de la presente invención proporcionan una capa de protección formada de enrollados entrelazados en los cuales una cinta compuesta adicional puede enrollarse radialmente fuera de la capa de protección entrelazada . Esto mejora el desempeño general. La cinta de refuerzo adicional puede fusionarse a la capa de protección entrelazada a fin de mejorar el desempeño general.

Las modalidades de la presente invención se describirán ahora de aquí en adelante en la presente invención, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:

La Figura 1 ilustra un cuerpo de tubería flexible; La Figura 2 ilustra un tubería de revestimiento catenario; La Figura 3 ilustra una sección transversal de la cinta usada para formar una capa de protección; La Figura 4 ilustra una sección transversal de la cinta en la cual las fibras de refuerzo tienen una distribución no uniforme; La Figura 5 ilustra enrollados adyacentes en una capa de protección en una manera entrelazada; La Figura 6 ilustra una región de cuello estrecha y cómo las protuberancias de enrollados adyacentes encajan en los valles adyacentes; La Figura 7 ilustra enrollados de entrelazamiento cubiertos por una cinta plana compuesta; y La Figura 8 ilustra un nodo de fabricación.

En los dibujos los mismos números de referencia se refieren a partes similares.

A lo largo de esta descripción se hará referencia una tubería flexible. Se debe entender que una tubería flexible es un ensamble de una porción del cuerpo de tubería flexible y uno o más elementos de extremos en cada uno de los cuales un extremo del cuerpo de tubería se termina. La Figura 1 ilustra cómo un cuerpo de tubería 100 se forma de acuerdo con una modalidad de la presente invención a partir de un compuesto de materiales en capas que forman unos conductos contenedores de presión. Aunque un número de capas particulares se ilustran en la Figura 1, debe entenderse que la presente invención es ampliamente aplicable a las estructuras coaxiales del cuerpo de tubería que incluyen dos o más capas.

Como se ilustra en la Figura 1, un cuerpo de tubería típicamente incluye una capa de carcasa más interna 101. La carcasa proporciona una construcción metálica entrelazada que puede usarse como la capa más interna para evitar, total o parcialmente, el colapso de una cubierta de presión interna 102 debido a la descompresión de la tubería, presión externa, presión de la protección a la tensión y cargas de aplastamiento mecánico. Sin embargo se apreciará que las modalidades de la presente invención son aplicables a aplicaciones de 'agujero liso' así como también de 'agujero rugoso'.

La cubierta de presión interna 102 actúa como una capa de retención de fluido y típicamente comprende una capa de polímero que asegura la integridad interna del fluido. Debe entenderse que esta cubierta de presión interna puede comprender en sí misma un numero de subcapas. Se apreciará que cuando se una una capa de carcasa, la capa de retención se denomina frecuentemente como una capa de barrera. En operación sin tal carcasa (la llamada operación de agujero liso) la capa de retención de fluido puede frecuentemente denominarse como un recubrimiento.

Una capa de protección a la presión 103 es una capa estructural con un ángulo establecido cerca a los 90° que aumenta la resistencia de la tubería flexible a la presión interna o externa y las cargas de aplastamiento mecánico. La capa además soporta estructuralmente la cubierta de presión interna y típicamente consiste de una construcción metálica entrelazada. La capa de protección a la presión se describe en más detalle de aquí en adelante en la presente invención.

El cuerpo de tubería flexible puede además incluir una o más capas de cinta 104 y una primera capa de protección a la tensión 105 y una segunda capa de protección a la tensión 106. Cada capa de protección a la tensión es una capa estructural con un ángulo establecido típicamente entre 20° y 55°. Cada capa se usa para sostener cargas de tensión y presión interna. Las capas de protección a la tensión típicamente se contraenrollan en pares.

El cuerpo de tubería flexible además incluye típicamente una cubierta exterior 108 que comprende una capa de polímero usada para proteger la tubería contra la penetración de agua de mar y otros ambientes externos, corrosión, abrasión y daño mecánico.

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Cada tubería flexible comprende al menos una porción, algunas veces denominada como un segmento o sección del cuerpo de tubería 100 junto con un elemento de extremo localizado en al menos un extremo de la tubería flexible. Un elemento de extremo proporciona un dispositivo mecánico que forma la transición entre el cuerpo de tubería flexible y un conector. Las diferentes capas de la tubería como se muestran, por ejemplo, en la Figura 1 se terminan en el elemento de extremo de forma que se transfiera la carga entre el tubo flexible y el conector.

La Figura 2 ilustra un ensamble de tubería de revestimiento 200 adecuado para transportar el fluido de producción tal como petróleo y/o gas y/o agua desde una localización submarina 201 a una instalación flotante 202. Por ejemplo, en la Figura 2 la localización submarina 201 es una línea de flujo submarina. La línea de flujo flexible 205 comprende una tubería flexible, totalmente o en parte, que descansa en el fondo marino 204 o enterrada debajo del fondo marino y usada en una aplicación estática. La instalación flotante puede proporcionarse por una plataforma y/o boya o, como se ilustra en la Figura 2, un barco. La tubería de revestimiento 200 se proporciona como un tubería de revestimiento flexible, es decir una tubería flexible que conecta el barco con la instalación del fondo marino. La tubería de revestimiento puede estar en segmentos con elementos de extremos y ser de estructuras híbridas que optimizan ya sea la tensión o el colapso dependiendo de la profundidad.

Se apreciará que hay diferentes tipos de tuberías de revestimientos, como se conoce bien por los experimentados en la técnica. Las modalidades de la presente invención pueden usarse con cualquier tipo de tubería de revestimiento, tal como una libremente suspendida (tubería de revestimiento catenaria, libre), una tubería de revestimiento restringida en cierta medida (boyas, cadenas), tubería de revestimiento totalmente restringida o encerrada en un tubo (tubos I o J).

La Figura 2 además ilustra cómo las porciones del cuerpo de tubería flexible pueden utilizarse como una línea de flujo 205 o tubería de derivación 206.

La Figura 3 ilustra una sección transversal de una cinta formada por un proceso de fabricación de pultrusión de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Como se ilustra en la Figura 3 la sección transversal de la cinta tiene una forma generalmente de Z que incluye dos regiones protuberantes 301 y dos regiones de valle 302. La sección transversal por lo tanto tiene una porción generalmente convexa y cóncava de manera que una porción convexa de un enrollado puede anidar en una porción cóncava de un enrollado adyacente para de esta manera entrelazar los enrollados adyacentes. La cinta 300 se forma a partir de un material de matriz 303 formada alrededor de las fibras de refuerzo 304 las cuales se extienden longitudinalmente a través de la cinta. Las fibras de refuerzo 304 ilustradas en la Figura 3 se distribuyen aproximadamente de forma uniforme y la posición de estas fibras de refuerzo en la cinta se determina durante el proceso de fabricación en virtud de una o más placas guías como se describirá de aquí en adelante en la presente invención en más detalle. La cinta tiene una superficie inferior 305 y una superficie superior 306. Cada superficie incluye una región de apoyo 307 donde la superficie se inclina hacia adentro con respecto a un resto de la superficie.

Se apreciará que mientras las modalidades de la presente invención se describen aquí con respecto a una sección transversal en forma de Z otro tipo de perfil de sección transversal que pueden entrelazarse pueden utilizarse para la capas de protección a la presión. Además se apreciará que las modalidades de la presente invención pueden además o alternativamente usarse para proporcionar capas de protección a la tensión. En las aplicaciones de la capa de protección a la tensión se apreciará que los enrollados adyacentes no necesitan entrelazarse y por lo tanto puede usarse una variedad más amplia de secciones transversales.

La Figura 4 ilustra a sección transversal de una cinta que puede enrollarse para formar una capa de protección de acuerdo con una modalidad alternativa de la presente invención. En esta modalidad los tamaños de las secciones transversales de las fibras de refuerzo son diferentes. Algunas fibras 400 tienen un diámetro relativamente grande mientras que algunas fibras adicionales 401 tienen una sección transversal más pequeña . Se debe destacar que los grupos de fibras pueden concentrarse en regiones seleccionadas tales como regiones donde se esperan altas cargas de esfuerzo. Se apreciará que al proporcionar fibras de refuerzo que tienen una sección transversal diferente en diferentes localizaciones el desempeño de la cinta se puede controlar de algún modo. Por ejemplo, fibras de diámetro más pequeño pueden agruparse cerca de una superficie exterior de la cinta alrededor de las regiones protuberantes y de valles. Esto ayuda a evitar que las protuberancias se rompan durante el uso cuando pueden experimentarse fuerzas sustanciales cuando los enrollados adyacentes en la capa de protección se entrelazan.

Además se apreciará que en adición o como una alternativa para seleccionar fibras de refuerzo con diferentes secciones transversales puede ser diferente el material del cual las fibras se fabrican. Las propias fibras pueden ser de una gran variedad de material tal como fibras de metal, fibras de aramida y/o fibras de vidrio. El uso por ejemplo fibras de diámetro pequeño de aramida en localizaciones claves puede proporcionar un buen compromiso entre el costo general y la capa de protección de resistencia y el desempeño.

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La Figura 5 ilustra enrollados adyacentes de una capa de protección a la presión 103 en un cuerpo de tubería flexible. Una superficie radialmente interior 305 de la cinta se encuentra cerca y acertadamente en contacto con la cubierta de presión interna 102. Una protuberancia de una porción convexa del enrollado más a la derecha 500 se ilustra que encaja en una porción cóncava del enrollado adyacente más a la izquierda. A modo de ejemplo una fibra de refuerzo 502 de la cinta enrollada se ilustra en la Figura 5 que tiene una sección transversal elíptica. Se apreciará que la forma de sección transversal así como también como el diámetro/tamaño de las fibras de refuerzo puede seleccionarse de acuerdo con las modalidades de la presente invención.

La región de contacto 504 entre los enrollados adyacentes pueden fusionarse juntas de acuerdo con las modalidades de la presente invención. Esto se logra durante la fabricación de la capa de protección 103 al proporcionar calentamiento localizado tal como por calentamiento por inducción en regiones donde los enrollados adyacentes se entrelazan. Acertadamente una proceso de soldadura/unión por fusión puede utilizarse alternativamente o adicionalmente para fusionar enrollados. El calor se eleva por encima de una temperatura predeterminada de manera tal que el material de matriz en los enrollados se fusiona. El calentamiento puede ocurrir pasando un punto de ablandamiento del material o punto de fusión. Si se utiliza el punto de ablandamiento, puede aplicarse presión para auxiliar el proceso de fusión. Mediante la fusión del material de matriz de los enrollados adyacentes, los enrollados adyacentes efectivamente se forman de manera integral. Esto produce una fuerte capa de protección la cual ayuda a reducir la posibilidad de roturas violentas de la capa de retención de fluido subyacente 102 entre los espacios en la capa de protección.

Se apreciará que en lugar de fusionar los enrollados adyacentes pueden utilizarse adhesivos para de esta manera unir las porciones de los enrollados.

Se apreciará por los experimentados en la técnica que si los enrollados adyacentes se fusionan la flexibilidad de la capa se reducirá el cual puede impedir la flexibilidad de toda la tubería flexible. Para superar tales problemas una región de cuello estrecha se proporciona en al menos una posición de la cinta. Un ejemplo de esto se ilustra en la Figura 6. Aquí la región de cuello estrecha 600 se proporciona mediante la formación de una muesca exterior 601 y una muesca interior 602. Esto puede lograrse mediante la selección de un forma de molde/troquel que incluye tales muescas o mediante la eliminación de parte de la cinta donde se desean las muescas. La región de cuello estrecha 600 por lo tanto actúa como un mecanismo de bisagra que permite a la tubería flexible flexionarse en dos direcciones. Se apreciará que la región de cuello estrecha puede formarse de acuerdo con una gran variedad de opciones. Por ejemplo en lugar de formar muescas, el diseño de la cinta puede ser tal que las superficies exteriores de la cinta se inclinan hacia adentro hasta un punto estrecho. Igualmente se apreciará que puede formarse un estrechamiento solamente en un lado de la cinta, sin embargo, en una medida tal que se mantiene una acción de bisagra.

La Figura 7 ilustra cómo una cinta de refuerzo 700 puede enrollarse alrededor de una superficie exterior de la capa de protección 103. La cinta de refuerzo 700 puede ser de una variedad bien conocida utilizada por los experimentados en la técnica de manera que restrinja el movimiento hacia fuera de los enrollados para evitar que los alambres no queden entrelazados o (particularmente en el caso de las capas de protección a la tensión) que se muevan radialmente hacia el exterior. Acertadamente el alambre de refuerzo 700, como se muestra en la Figura 7, es una cinta compuesta que tiene un perfil sustancialmente plano. La cinta incluye un material de matriz 701 con fibras de refuerzo 702 que se extienden longitudinalmente a lo largo. El enrollado de la capa de la cinta 700 puede formarse de un material de matriz 701 que coincide con el material de matriz 303 de la cinta de protección. Si el polímero utilizado coincide con los materiales de la matriz significa que la capa de la cinta de protección puede fusionarse a la capa de cinta de refuerzo en regiones seleccionadas 703. Acertadamente la totalidad de la superficie exterior de la cinta de la capa de protección se fusiona a la capa de cinta de refuerzo exterior excepto en regiones de apoyo de la cinta de la capa de protección donde la cinta se aleja de la cinta de refuerzo 700.

La Figura 8 ilustra un proceso de fabricación por pultrusión para producir la cinta compuesta para formar una capa de protección o capa de cinta de refuerzo de acuerdo con las modalidades de la presente invención. Las bobinas 800 se cargan con carretes de fibras de refuerzo que tienen una sección transversal/tamaño/forma o material deseado. El proceso es un proceso de pultrusión que consiste en estirar la fibra desde el lado izquierdo de la Figura 8 al lado derecho de la Figura 8. Las fibras se colocan en localizaciones deseadas por una placa guía 801 que ayuda a colocar las fibras en localizaciones deseadas en el producto final. Un impregnador de resina 802 sostiene una mezcla de resina líquida (que puede opcionalmente contener resina, rellenos, pigmento o aditivos especializados). Las fibras se extraen a través del material de resina líquida y luego a través de una etapa preformadora caliente 803. El impregnador de resina satura las fibras de refuerzo con una solución. El interior del impregnador de resina puede ser cuidadosamente diseñado para optimizar el proceso de 'empapado' del refuerzo para lograr una saturación completa, o cerca de ser completa, de las fibras.

Al salir del impregnador de resina las fibras de refuerzo pueden organizarse de nuevo y posicionarse para colocaciones

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eventuales dentro de la sección transversal. La pre-forma 803 es una serie de herramientas que exprimen el exceso de resina cuando el producto se mueve de manera que se comience a dar forma a los materiales antes de entrar el colorante.

Un troquel 804 que tiene una forma predeterminada se calienta para activar una reacción de termoendurecimiento y para curar el compuesto. Al salir el perfil curado es halado por un sistema de arrastre 805 y puede cortarse en longitudes predeterminadas por un cortador 806. Se apreciará que varios tipos de mecanismos de calentamiento pueden utilizarse durante el proceso de pultrusión y que varias etapas de enfriamiento pueden usarse para enfriar el producto como se apreciará por los experimentados en la técnica.

Las modalidades de la presente invención además se relacionan con la fabricación del cuerpo de tubería flexible y de una tubería flexible que utiliza una porción de tal cuerpo de tubería flexible. Durante la fabricación se proporciona una cubierta de presión interna tal como una capa de barrera o recubrimiento en un nodo de fabricación y después la cinta compuesta como se describió anteriormente se enrolla helicoidalmente alrededor de la cubierta de presión. Cuando la cinta se enrolla, los enrollados adyacentes se entrelazan para formar una capa de protección a la presión. En el nodo de fabricación los elementos de calentamiento tal como elementos de calentamiento de inducción o fusión (no mostrados) pueden incluirse para proporcionar un calentamiento localizado para fusionar partes de los enrollados adyacentes.

Una carcasa interna puede formarse dentro de la cubierta de presión interna para su aplicación en agujero áspero, con lo cual la cubierta de presión forma una capa de barrera.

Opcionalmente una capa de cinta compuesta adicional puede envolverse alrededor de la capa de protección a la presión entrelazada. Esta capa de cinta de refuerzo adicional puede tener el mismo o un perfil diferente de la sección transversal y acertadamente puede ser una tira sustancialmente plana que tiene un polímero del material de matriz que coincide con el material de matriz de la capa de protección. Los elementos de calentamiento pueden localizarse de nuevo para proporcionar un calentamiento localizado para fusionar partes de la cinta de refuerzo a los enrollados subyacentes.

Las capas exteriores tales como capas de protección a la tensión, capas aislantes y una capa de cubierta exterior pueden formarse después.

De acuerdo con las modalidades de la presente invención en adición a o como una alternativa a proporcionar la capa de protección a la presión como una cinta enrollada de material compuesto, pueden formarse una o más capas de protección a la tensión mediante el enrollado de la cinta de un material compuesto en una manera coaxial con la cubierta de presión interna. La sección transversal de la capa de protección a la tensión puede entrelazarse pero acertadamente tendrá una única sección transversal rectangular o circular. Las porciones de enrollados adyacentes puede fusionarse o unirse.

A lo largo de toda la descripción y las reivindicaciones de esta descripción, las palabras "comprender" y "contener" y variaciones de las palabras, por ejemplo "que comprende" y "comprende", significan "que incluye sin limitarse a", y no se pretende (y no lo hace) excluir otras fracciones, aditivos, componentes, números enteros o etapas.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de esta descripción, el singular abarca el plural a menos que el contexto requiera lo contrario. En particular, cuando se usa el artículo indefinido, la descripción debe entenderse como que contempla la pluralidad así como también la singularidad, a menos que el contexto requiera lo contrario.

Los elementos, números enteros, características, componentes, partes o grupos químicos descritos junto con un aspecto particular, modalidad o ejemplo de la invención deben entenderse como que pueden aplicarse a cualquier otro aspecto, modalidad o ejemplo descrito en la presente invención a menos que sean incompatibles con el mismo.

Claims

Reivindicaciones

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

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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

10 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

15 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

20 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

25 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:

30 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:

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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:

50 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.

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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.

5 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:

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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.

15 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:

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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,

25 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.

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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.

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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.

45 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.

50 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:

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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 .

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