[0001] A presente invenção trata de uma manta para isolamento térmico de dutos submarinos, utilizada na área de tecnologias de elevação e escoamento de petróleo, principalmente em longos tie-backs onde a queda de temperatura seja um item crítico para a garantia do escoamento dos fluidos produzidos, visando favorecer a manutenção de temperaturas acima do mínimo desejado nos respectivos projetos.

Descrição do Estado da Técnica

[0002] Para dutos de longos comprimentos e em águas profundas, o isolamento é muito importante, uma vez que há mais tempo para que os fluidos transportados internamente troquem calor com o meio, favorecendo o atingimento de temperaturas abaixo do mínimo que seja confortável para os respectivos projetos. O isolamento térmico de dutos é um item crítico para a manutenção da temperatura dos fluidos transportados. Tal preocupação se deve, principalmente, a problemas com potencial de ocorrência como a formação de parafinas, o aumento da viscosidade do óleo e a formação de hidrato, entre outros.

[0003] As configurações típicas são, seja para dutos rígidos ou flexíveis, o uso de camadas de isolamento térmico. Estas elevam o custo dos dutos de forma significativa. Quando o isolamento convencional (camadas de polipropileno sintático) não atende às necessidades, pode-se lançar mão do uso de tecnologia tipo Pipe-in-pipe, onde um duto dentro do outro tem o espaço anular preenchido por algum tipo de isolante térmico mais eficiente, sendo que o mesmo fica protegido, por não possuir resistência mecânica (material típico: Aerogel). Esta solução tem construção e instalação muito mais complexa e dispendiosa. Uma alternativa que tem sido utilizada em alguns projetos é o enterramento do duto, que provê um isolamento e também reduz a troca de calor por convecção, onde a água fria, em contato com o duto que conduz o fluido quente, aquece e se desloca para cima, permitindo que a troca se dê de forma mais intensa. Tal processo de enterramento pode não dispensar o uso de isolamento adicional e envolve outras variáveis: equipamento especializado para tal enterramento, operado remotamente; altos custos; riscos de danos ao duto; e risco de correntes de fundo "desenterrarem'' o duto.

[0004] A presente invenção deve ser lançada nos trechos onde a troca térmica tende a ser mais pronunciada, tipicamente em profundidades maiores (onde a temperatura externa é menor) e nas proximidades da origem dos fluidos (onde estes têm a máxima temperatura e, como será máxima a variação desta, a troca é mais intensa). O comprimento deve ser o suficiente para que as temperaturas (avaliadas por simulação) possam se manter acima dos limites admissíveis. A manta, então, manterá confinada a água aquecida pelo duto nas redondezas do mesmo, atuando como um isolamento adicional.

[0005] O documento WO1997033122A1 trata de uma manta de isolamento de tubulação e a uma célula isolante para uma manta de isolamento de tubulação. A manta compreende pelo menos uma célula isolante, em que a ou cada célula isolante compreende urna camada protetora e uma camada isolante. Vantajosamente, a camada isolante é completamente envolvida pela camada protetora. A camada de proteção é adequadamente concreto, preferencialmente concreto de alta resistência. A camada protetora fornece a rigidez para segurar a manta em conjunto, ou seja, fornece reforço para a manta. Além disso, a camada protetora pode proteger a camada isolante das condições prevalecentes no fundo do mar, como alta pressão, e pode proteger a camada isolante da entrada de água do mar. A camada isolante é um material com uma baixa condutividade térmica, que está preferencialmente na faixa de 0,015 a 0,04 W / m.K, mais preferencialmente de 0,022 a 0,039 W / m.K. Um exemplo de um material isolante adequado é a espuma de poliestireno. A espessura da camada de concreto ao redor da camada isolante é desejável na faixa de 20 a 40 mm e pode estar na faixa de 20 a 30 mm. O documento W01997033122A1 não parece demonstrar vantagens no quesito instalabilidade, uma vez que suas células de concreto não permitem uma curvatura que facilite o lançamento a partir de bobinas. Também parece atuar apenas na transmissão de calor por condução, o que pode ser obtido pelo isolamento intrínseco ou complementar que pode estar presente no próprio duto. O documento também sugere uma configuração alternativa que atua ao longo de toda a circunferência do duto. O ajuste necessário ao duto a ser protegido sugere que sua aplicação esteja limitada a águas pouco profundas, dada a precisão do lançamento. As células não suportariam pressões de 190- 200bar, diferentemente da presente invenção, já que as células seriam um vaso de pressão inverso (pressões altíssimas de fora para dentro). Outro problema que é que para grandes distâncias seria necessário a fabricação de bilhões de células de concreto (necessita de um tempo de cura para evitar a desidratação prematura), além de que o material isolante poderá contaminar a fauna local em caso de falha na estrutura. Portanto o documento difere da presente invenção que apresenta vantagens como a fácil fabricação, maior resistência e flexibilidade, facilidade de ser bobinada em grande quantidade, além de não estar em contato com o duto.

[0006] O documento PI0402391-9A trata um sistema de manta (Capa) isolante térmica para dutos, risers e equipamentos submarinos, de fácil e rápida instalação durante o lançamento e recuperação dos mesmos no fundo do mar. Esta manta é construída em formato e material que confere a mesma flexibilidade suficiente para ser bobinada em carretéis ou acomodada em caixas ou qualquer outro meio que facilite sua estocagem, transporte e manuseio durante a instalação ou recuperação dos dutos e equipamentos submarinos. Esta proposta se trata de um revestimento de campo, ideal para reparos ou aplicações em juntas, porém inviável para grandes extensões, tendo em vista o altíssimo custo da embarcação de lançamento e o tempo necessário para sua aplicação no duto. Diferentemente da presente invenção, no caso de dutos apoiados no fundo do mar, o documento revela envolver toda a tubulação com a manta e, apesar de citar que em determinadas situações poderão utilizar elementos que possuam espaços vazios (ocos) para funcionarem como isolantes térmicos, o documento não cita utilizar a própria água como isolante térmico.

[0007] O documento CA2524830C trata de um sistema de isolamento leve e compacto que também é capaz de suportar um alto nível de carga compressiva. O sistema utiliza espaçadores para fornecer suporte estrutural e utilizar flambagem controlada de um tubo transportador externo fino de proteção suportado por espaçadores para formar superfícies fortes de catenária para proteger o material de isolamento por baixo. Os espaçadores podem compreender um aerogel, ou um aerogel pode fornecer isolamento separado do espaçador ainda contido na fina camada externa. O documento assim como a presente invenção apresenta um meio para reduzir a perda de calor da tubulação para o ambiente, utilizando isolantes térmicos, porém se trata de uma configuração alternativa de pipe-in-pipe, que difere do convencional na configuração do espaçador (neste caso, helicoidal). É uma tecnologia de altíssimo custo para a qual, justamente, se busca alternativa. Esta é utilizada quando as demais estratégias não dão conta da manutenção da temperatura dos fluidos transportados requerida em dada situação/projeto. Difere ainda da presente invenção por não considerar a manta desprendida da tubulação, o que deixaria espaços vazios para a água ficar confinada e aquecida pela tubulação, sendo utilizada como um isolante térmico adicional.

[0008] A presente invenção trata de um isolamento térmico de dutos submarinos para favorecer a manutenção de temperaturas acima do mínimo desejado nos respectivos projetos, de forma diferente do que é divulgado pelos documentos do estado da técnica.

Descrição Resumida da Invenção

[0009] A presente invenção trata de uma manta para isolamento térmico de dutos submarinos para favorecer a manutenção de temperaturas acima do mínimo desejado nos respectivos projetos, já que os fluidos transportados internamente tendem a perder calor para o meio. Resolve problemas com a potencial formação de parafinas, o aumento da viscosidade do óleo e a formação de hidrato, entre outros.

[0010] A invenção é lançada em profundidades maiores (onde a temperatura externa é menor) e nas proximidades da origem dos fluidos (onde estes têm a máxima temperatura e, como será máxima a variação desta, a troca é mais intensa). A manta, quando instalada, manterá confinada a água aquecida pelo duto nas redondezas do mesmo, atuando como um isolamento adicional. Além disso, ela será disposta longitudinalmente sobre os dutos em que atuará, sendo desenrolada (para facilitar a instalação).

Objetivos da invenção

[0011] A presente invenção tem como objetivo favorecer a manutenção de temperaturas acima do mínimo desejado nos respectivos projetos.

[0012] A presente invenção tem como objetivo a redução do CAPEX (custo de aquisição de bens de capital) de projetos, uma vez que a tecnologia (material e serviço de instalação) tende a ser mais barata.

[0013] Outro objetivo da presente invenção é o de proteger a região sob o duto da ocorrência de assoreamento e formação de vãos livres, que potencializam problemas de fadiga nos dutos (principalmente rígidos), evitando a necessidade de calçamentos.

[0014] A presente invenção tem ainda como objetivo aumentar a produtividade, uma vez que, mantendo-se a temperatura mais elevada, os níveis de produção tendem a aumentar e os riscos de interrupção da produção e/ou necessidade de passagens de pig, tendem a diminuir.

[0015] Além dos objetivos, a manta possui como vantagem ser instalada em dutos que estão em funcionamento, sem a necessidade de remoção ou parada de produção.

Breve Descrição dos Desenhos

[0016] A presente invenção será descrita com mais detalhes a seguir, com referência às figuras em anexo que, de uma forma esquemática e não limitativa do escopo inventivo, representam exemplos da mesma. Nos desenhos, têm-se: - A Figura 1 ilustra as configurações típicas (duto isolado e enterrado) e a configuração proposta da manta;

- A Figura 2 ilustra a invenção proposta com vista em perspectiva.

Descrição Detalhada da Invenção

[0017] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de concretizações preferenciais da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essas concretizações particulares, mas sim ao escopo definido nas reivindicações.

[0018] A presente invenção trata de uma manta (1) para isolamento térmico de dutos (2) submarinos para favorecer a manutenção de temperaturas acima do mínimo desejado nos respectivos projetos, já que os fluidos transportados internamente tendem a perder calor para o meio. Na figura 1 é possível ver as configurações típicas, duto isolado (4) e enterrado (3), a manta (1) da presente invenção isolando o duto (2) e a representação da convecção (5) no local, menor nas situações de duto enterrado e de uso da manta, quando comparada com o duto isolado. A manta (1) é instalada longitudinalmente sobre o duto (2) em que atuará, sendo desenrolada (para facilitar a instalação). Ela tem largura compatível com o diâmetro do duto (2) e o dimensionamento deve ser feito de acordo com o projeto específico. A manta (1) possui em ambas as laterais, pesos incorporados (6) (podendo ser reservatórios de areia, cimento ou outro material de alta densidade e baixo custo) que servem para evitar que a manta (1) seja removida por força das correntes de fundo ou da própria água aquecida e confinada sob a mesma. A manta (1) possui resistência à tração para permitir o seu lançamento, suportando o peso próprio para os comprimentos a serem adotados de cada seção. Também possui formas de conexão às ferramentas de lançamento e recolhimento, contendo meios de conexão entre seções, para facilitar instalação e recolhimento. A manta (1) mantém confinada a água aquecida pelo duto (2) nas redondezas do mesmo, atuando como um isolamento adicional. As mantas (1) são estanques, de forma a dificultar a convecção formada pela diferença de temperatura da água, aquecida pelo próprio duto (2). É desejável, mas não necessário, que a manta (1) possua reforços ou espaçadores que mantenham a mesma "armada" de forma a evitar que ela fique em contato com o duto (2), reduzindo a eficiência de sua utilização. Tais reforços devem ser suficientemente flexíveis para que a manta (1) possa ser carregada em bobinas, facilitando sua instalação.

[0019] Por fim, o material usado na manta térmica é o mesmo usado por várias outras técnicas, podendo ser a mesma da descrita no pedido PI 0402391-9A, ou desde que tenham condutividade térmica baixa, preferencialmente equivalente ao poliestireno ou poliuretano e tenham baixa rigidez mecânica e alta zona de elasticidade (ponto/limite de fluência elevado). A combinação do material escolhido é diretamente proporcional a espessura da manta. Sendo assim, o coeficiente global de transferência de calor tem valores baixos para garantir o isolamento térmico.